Т.К. Бреус - Институт космических исследований РАН

Т.К. Бреус
Сердцекак мишень
для воздействия
солнечной
активности
Пущино
Апрель, 2004
Материалы исследований
Банк данных медицинской
скорой помощи г.Москва
за 1979-1981 гг.:
7 миллионов суточных вызовов
скорой помощи по поводу 10
различных заболеваний и травм:
инфаркты миокарда,
гипертонические кризы
инсульты,
нарушения сердечного ритма
внезапная смерть,
автомобильные происшествия
бронхиальная астма,
уличные травмы,
эпилепсия,
общее число вызовов
Банк данных показателей СА
за 1979-1981 гг
К-индексы
для
г.Москва
(Магнитная обсерватория в г.
Красная Пахра, Моск.обл.)
•R(z) – числа Вольфа
•Кр- планетарный индекс ГА
•F(10,7) – поток радиоизлучения
– индекс волновой активности
Солнца
•S - площадь солнечных пятен
•Bz – компонента ММП
Сопоставление различных медицинских показателей
с изменениями ориентации Bz-компоненты ММП
–2
–1
Bz > 1 nT
Bz < –1,5 nT
+1
+2
Инфаркты миокарда (N = 85 819)
Среднее
100,37
98, 08
98,85
101,69
107,61
94,13
SE
3,41
2,55
2,59
3,12
3,28
2,56
t
0,1085
0,7529
0,4440
0,5417
2,3180
2,2930
P
0,9143
0,4572
0,6601
0,5919
0,0272
0,0288
Внезапная смерть (N = 71 525)
Среднее
102,17
98,93
100.03
101,23
103,04
94,60
SE
2,08
2,24
1,93
1,93
2,52
2,02
t
1,0452
0,4756
0.0157
0,6350
1,2036
2,6741
P
0,3040
0,6377
0,9876
0,5301
0,2379
0,0119
Сопоставление различных медицинских показателей
с изменениями ориентации Bz-компоненты ММП
–2
–1
Bz > 1 nT
Bz < –1,5 nT
+1
+2
Гипертонические кризы (N = 165 699)
Среднее
99,31
101,43
100,23
97,59
101,72
99,72
SE
3,14
1,97
2,45
2,21
2,33
1,69
t
0,2204
0,7250
0,0940
1,0907
0,7408
0,1645
P
0,8270
0,4739
0,9257
0,2838
0,4644
0,8704
Бронхиальная астма (N = 161 671)
Среднее
101,12
98,27
100,88
94,94
99,82
104,97
SE
3,13
1,63
1,63
2,90
2,20
2,89
t
0,3582
1,0593
0,5387
1,7483
0,0806
1,7232
P
0,7226
0,2976
0,5939
0,9003
0,9362
0,0948
Дни с
аномальным
числом вызовов
Число
вызовов
Bz max
t=2
Bz, нТ
Bz max
t=3
Bz max
t =4
Максимальное число вызовов
04.01.79
101
59
16
22
28
24.04.79
107
101
25
34
34
27.04.79
103
62
13
17
21
18.05.79
183
66
14
17
21
10.09.79
105
129
16
25
33
29.12.79
103
100
15
21
27
30.05.80
103
79
14
20
25
19.12.80
118
114
53
73
97
06.02.81
106
77
20
30
34
25.02.81
106
65
10
15
19
Минимальное число вызовов
11.04.79
33
9
3
4
6
06.05.79
38
1
1
1
1
13.05.79
48
2
2
2
2
09.06.79
48
9
3
4
4
28.09.80
44
12
3
4
5
14.07.81
33
13
6
8
10
26.08.81
47
6
5
7
7
20.12.81
45
27
6
8
10
Предложенная гипотеза
• Гелиогеомагнитные ритмы являются внешними
датчиками времени биологических ритмов –– они
завели «биологические часы» на ранней стадии
эволюции
• «Сбои» гелиогеомагнитных ритмовгелиогеомагнитные возмущения- должны вызывать
реакцию адаптационного стресса у биологических
объектов
• Имеются «группы риска» - наиболее
чувствительные к «сбоям» ритма внешнего
синхронизатора - организмы с «поломками»
адаптационной системы.
Проверяемая гипотеза
• Синхронизация гелиогеомагнитными сигналами
(шум + периодические колебания) биологических
ритмов
• Реакция адаптационного стресса у биологических
объектов, вызванная «сбоями» гелиогеомагнитных
ритмов
• Существование и свойства «групп риска» наиболее чувствительных к «сбоям» внешних
ритмов (организмов с «поломками» адаптационной
системы).
Число вызовов скорой помощи в Москве по поводу
ИФ (вверху) и ИН (внизу) в 1979-1981 гг. в дни высокой
активности обозначенных на рисунке
гелиогеофизических показателей.
По оси ординат – число
вызовов/день,
темные
треугольники – средние значения
за те же дни.
ВЫВОД:
Аа>60
–
возрастание
числа ИФ на 13% (~ 9 s)
возрастание
числа ИН на 7% (~4,5 s)
МИШЕНЬ ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ СА-
Сердце и сердечно-сосудистая
система
(из 10 заболеваний и травм только инфаркты
миокарда подвержены действию СА
Наблюдается запаздывание эффекта
воздействия геомагнитного возмущения на
сутки
Эффекты геомагнитных бурь в
«группах риска»
1 группа риска - больные ИБС и
гипертонией
Место проведения
• Клиника пропедевтики внутренних болезней ММА
им.И.М.Сеченова (21 бол., 4 зд.)
• Кардиологический Научный Центр РАМН (4 бол. ИБС,
2 бол. с ГБ, 4 зд.)
• Городская Больница МПС №3 ( 141бол, 12 зд.)
Мониторирование по Холтеру
сердечного ритма и артериального давления у
пациента с ИБС 47-и лет
(всего мониторировано 65 человек).
Наличие адаптационного
стресса
Содержание свободного, связанного и суммарного
норадреналина в моче больных ИБС и ГБ.
(21 больной, 4 здоровых)
Содержание кортизола в
моче больных ИБС и ГБ
Содержание гормона
эпифиза мелатонина в
дневной порции мочи
больных ИБС и ГБ
0)- геомагнитно-спокойные
условия, (1) - возмущенные
условия.
(Рапопорт С.И. и Малиновская Н.К.)
(Повышение секреторной
активности систем регуляции
(общесекреторной активности
симпато-адреналовой системы,
глюкокортикоидной функции
коры надпочечников)
3-я группа риска – космонавты
Материалы
1) 32 виток КА «СОЮЗ»
30 космонавтов
2) 30-32 сутки полета на станции «МИР»
Буря – ЭО-21 (2 космонавта).
Контроль – ЭО-6, 7 и 11 (4 космонавта)
3) 6-ой месяц полета на станции «МИР»
Буря – ЭО-22 и ЭО-8 (4 космонавта).
Контроль – ЭО-12 и ЭО-17 (2 космонавта)
4) Посадка на Землю
Буря – ЭО-8 и ЭО –16 (3 космонавта).
Контроль – ЭО-11 и ЭО-15 (3 космонавта)
Методы
Холтеровское мониторирование и анализ
динамического ряда кардиоинтервалов
• Методы оценки общих статистических характеристик
(ЧСС, SDNN и т.д)
• Методы оценки связи между кардиоинтерваламиавтокорреляционный метод
•Методы выявления скрытой периодичности –
спектральный анализ
Использовалось 20 из более 50 вычисляемых показателей
комплексом программ «Контроль» (ИМБП + Клиника Бавария,
Германия)
Среднесуточные значения показателей вариабельности
сердечного ритма у космонавтов (30-32 сутки полета)
Показатели
Контрольная группа
КЭ ЭО-21 во время
МБ
БИ ЭО-21 между МБ
HR
61,361
65,757
69,053 *
SDNN
0,076
0,056 #
0,067
RMSSD
43,206
31,430 *
38,221 *
HF (%)
13,818
13,919
10,640 *
LF (%)
41,283
42,349
46,525 #
VLF (%)
44,898
43,730
42,834
SI
51,101
83,951 *
60,294
Narr
4,288
4,937 *
9,691 *
HFs
0,411
0,225 #
0,308
LFs
1,453
0,875 #
1,385
VLFs
1,719
0,928 #
1,312
LFt
13,761
14,171 *
14,046 *
LFs/HFs
4,287
4,491 *
5,288 *
• Специфическая реакция – активация
барорефлекторного центра характерная
для метеотропных реакций (изменения
напряжения сосудистого тонуса)
• Неспецифическая реакция - активация
симпатического отдела вегетативной
нервной системы по типу общего
адаптационного синдрома
(увеличение частоты пульса, стабилизация сердечного
ритма, снижение мощности спектра дыхательных
волн, увеличение числа аритмий)
Изменение вариабельности ЧСС – основной
показатель, реагирующий на геомагнитную
БУРЮ
Здоровые люди
9 клинически здоровых людей (Япония, Норвегия)
Изменение спектральной мощности в диапазонах частот VLF (6,5-333
сек), LF (<10,5 сек) и HF (<3,6 сек) сердечного ритма здорового
мужчины (48 лет), (самоизмерения во время геомагнитно-спокойных (низк.) и
возмущенных условий (выс.)
Патология сердечно-сосудистой системы
Уменьшение вариабельности сердечного ритма (SDNN) в связи с
ИБС и под действием геомагнитных возмущений
SDNN
(%)
по
сравн. с контр.
Группой (100%)
P
КНкоронарная 16 пациентов с КН по
недостаточность
сравнению с 281 пац. без КН
(Токио)
80, 0  6,6
0,004
КН (Стокгольм)
79,5  4,8
0,002
70,1  8,2
0,041
Исследование
Сопоставление
50 мужчин (40-65 лет) после
ИФ со стенокардией по
сравнению с 50 здоровыми
мужчинами.
Здоровые люди в 8 космонавтов во время
условиях
магнитной бури и 41
космического
космонавт в геомагно
полета
спокойных условиях
Наиболее биотропные вариации
ЭМП
• Полоса 1-2 Гц - геомагнитные пульсации Рс1 совпадающая с основными ритмами сердца
• полоса частот 6-15 Гц в диапазоне частот
альфа и бета ритмов головного мозга
(Шумановские резонансы)
• пульсации типа Рс3, с периодами 20-40с
(такие квазипериоды были замечены в ритмах
сердечной деятельности).
Теоретические модели и другие
экспериментальные наблюдения
•
В ряде теоретических моделей и экспериментальных результатов, у нас в
стране [1-3], и на Западе[4], показано,
•
что группа биологических «осцилляторов» - пульсирующие клетки
сердца (пейсмекеры) могут спонтанно синхронизироваться и биться в
унисон или внезапно остановить свой ритм под влиянием, например,
электрических импульсов в узком диапазоне периодов – от 0,18 до
0,21 сек [4].
•
Возникающая при этом фазовая сингулярность может приводить к
фибрилляции сердца, потере им насосных функций и, как следствие,
плохому снабжению кровью мозга и внезапной катастрофе, вплоть до
внезапной смерти.
•
•
•
1.Кринский И.М. Биофизика, 1974, Т.16, N8, С.87-91.
2 Балантер Б.И, Ханин М.А, Чернавский Д.С. М.Медицина, 1980, С.147
3 Романовский Ю.М., Степанова Н.В., Чернавский Д.С. Из-во
«Наука»,1984, 304c.
4 Winfree A.T. Interdisciplinary mathematics. V. 12. Springer, 2001. 777 p.
•
Другие данные
•
В лабораторных и эпидемиологических исследованиях
[1,2] показано, что
• экспозиция людей в электромагнитных полях
низкой и очень низкой частоты сопровождается
изменением вариабельности частоты сердечных
сокращений, а именно, вызывает стабилизацию
сердечного ритма, что приводит к внезапной смерти
от аритмии и к развитию инфаркта миокарда.
•
•
1 Sastre A., Cole M.R., Graham C., Nocturnal exposure to intermittent 60 Hz magntic fields alters human cardic
rhythms. Bioelectromagnetics. 1998. N. 19. P. 98–106.
2 Savitz, D.A., Liao D.P., Sastre A., Kleichner R.C. Kavet R. Manetic field exposure and cardiovascular disease
mortality among electric utility workers. American Journal of Epidemiology. 1999. N. 149. P. 135–142.
Характерный вид кардиомиоцита
кролика во время главной фазы
геомагнитной бури (внизу и вверху
показаны различные участки клетки
Нормальная ультраструктура
кардиомиоцита кролика в период
спокойной геомагнитной обстановки (те
же участки клетки).
(Чибисов и др)
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1.
Показано, что основной мишенью для воздействия
гелиогеомагнитной активности является сердце и
сердечно-сосудистая система.
- снижение
вариабельности частоты сердечных
сокращений у всех людей является основной реакцией на
геомагнитные возмущения, лежащей в основе прогноза
инфарктов и внезапной смерти (66 больных и 17
здоровых людей).
;
-гелиогеомагнитные ритмы захватываются
биологическими объектами в онтогенезе, а не в
филогенезе.
- отсюда частое явление - эффект запаздывания
воздействия геомагнитного возмущения на сутки
-околонедельные ритмы играют ключевую роль в
выживании биологических объектов
;
Имеются группы риска:
2.
- у 85% больных ИБС - расстройства сердечного ритма
ишемического типа, аритмии и повышения артериального
кровяного давления (65 больных);
- у космонавтов (42 космонавта), у здоровых (16 человек) и у
больных людей (172 чел.) – неспецифическая и
специфическая реакции на воздействие геомагнитной бури.
Неспецифическая реакция протекает по типу общего
адаптационного синдрома. Специфическая реакция характерна
для метеотропных реакций;
3.
Под воздействием бури происходит десинхронизация
биологических ритмов сердца у животных и существенное
снижение его сократительной функции (240 кроликов).