Связь показателей вариабельности сердечного ритма с качеством сна студентов

Таблица 1. Распределение студентов по результатам Анкеты балльной оценки субъективных характеристик сна, %

Таблица 2. Показатели вариабельности сердечного ритма у студентов с разным качеством сна, M ± m

Таблица 3. Показатели относительной мощности волн разных диапазонов вариабельности сердечного ритма у юношей и девушек с разным качеством сна, M ± m

В современной молодежной среде нарушения режима сна встречаются достаточно часто [1]. Подгруппа генеральной популяции, особенно подверженная расстройствам сна, – студенты медицинских вузов, возможно вследствие длительного высокоинтенсивного обучения, ночных дежурств и постоянного эмоционального напряжения, обусловленного работой врача [2, 3]. Кроме того, изучение нарушений сна у студентов представляет интерес из-за известной связи между сном и психическим здоровьем [4], а также влияния качества сна на нейрокогнитивные и психомоторные процессы [5].

Установлено, что на академическую успеваемость студентов-медиков влияют четыре характеристики сна: длительность, качество, регулярность сна и смена фаз сна [6]. В исследовании, выполненном в 2005 г., 7% студентов Тартуского университета в Эстонии оценили сон как плохой или очень плохой, 24% – как удовлетворительный и 69% – как хороший или отличный. Трудности с засыпанием и поддержанием сна у студентов-медиков встречались чаще, чем у молодых людей, не обучающихся в университете [7]. Изучение сна у 860 студентов 49 медицинских вузов США показало, что ухудшение качества сна может быть причиной усталости даже при достаточной продолжительности сна, при этом больше проблем, вызванных со сном, было у студентов первого и третьего курса, дневная сонливость оказалась выше у студентов первого и второго курса [8].

Недостаточный сон нарушает физическое и психологическое функционирование, что может негативно сказываться не только на концентрации внимания, успеваемости, поведении, эмоциональном благополучии, но и на здоровье в целом [9]. Хотя точные биологические механизмы этого факта пока изучены недостаточно, потенциальным эффектором, связывающим проблемы со сном с такими формами патологии, как гипертензия, диабет или сердечно-сосудистые заболевания, может быть вегетативная нервная система [10, 11].

В качестве показателя активности вегетативной нервной системы часто используется вариабельность сердечного ритма [12]. Cчитается, что вариабельность сердечного ритма отражает реакцию вегетативной иннервации сердца на физиологические стимулы и факторы окружающей среды, а уменьшение вариабельности ведет к повышению заболеваемости и смертности [13]. Вариабельность сердечного ритма снижается и в состоянии индуцированного стресса, поскольку стресс может нарушать симпатовагальный баланс [14], часто используемый как его биомаркер [15]. Уровень стресса может повысить и депривация сна [16].

Литература, в которой отражено влияние качества сна на вариабельность сердечного ритма в популяции здоровых лиц, ограничена и посвящена в основном изменениям при искусственно вызванной депривации сна. Острая и хроническая депривация сна обнаружила противоположное влияние на обе ветви вегетативной нервной системы: короткий сон низкого качества может увеличить преобладание симпатической активности над парасимпатической, однако обратное соотношение может наблюдаться при хронической депривации [17].

Цель исследования

Анализ взаимосвязи параметров вариабельности сердечного ритма и качества сна студентов выпускного курса медицинского института.

Материал и методы

Весной 2014–2016 гг. 314 студентов, будучи на шестом курсе медицинского института Тульского государственного университета (230 девушек и 84 юноши, средний возраст 23,5 ± 0,2 года), прошли психофизиологическое тестирование в лаборатории мониторинга здоровья с выполнением корректурной пробы Шульте, цветового теста Люшера (таблица восьми цветов), тестов «Память на образы», Мюнстерберга, «Логическое мышление», «Индивидуальная минута», а также заполнили Анкету балльной оценки субъективных характеристик сна [18]. В 2016 г. дополнительно использовалась Эпвортская шкала дневной сонливости [19].

Вегетативный статус изучали по данным вариабельности сердечного ритма (ПолиСпектрРитм, НейроСофт, Иваново) при пятиминутной записи электрокардиограммы с расчетом общепринятых параметров в области временного и спектрального анализа [12]. Статистическая обработка (оценка достоверности различий по методу Стьюдента и корреляционный анализ) проведена с использованием пакета анализа MS Excel 7.0. Результаты представлены как M ± m. Различия считали достоверными, в том числе коэффициентов линейной корреляции Пирсона, при уровне значимости p < 0,05.

Результаты и обсуждение

Сон как хороший оценили 53,6% девушек и 54,8% юношей, удовлетворительный – 35,6% девушек и 33,3% юношей, плохой – 10,8% девушек и 11,9% юношей.

Как и следовало ожидать, с ухудшением сна возрастало число жалоб на здоровье. Так, их предъявляли 38,2% девушек и 21,7% юношей с хорошим сном, 58,5 и 50% – с удовлетворительным, 92 и 50% – с плохим. Быструю утомляемость и ухудшение работоспособности отметили 17,9% хорошо спящих студенток, 29,3% студенток с удовлетворительным и 52% с плохим сном. Аналогичная картина наблюдалась и у юношей: жалобы астенического характера предъявляли 4,3% хорошо спящих студентов, 25% спящих удовлетворительно и 33% плохо спящих.

Плохо спящие девушки тратили на выполнение теста «Память на образы» (50,8 ± 1,9 с) больше времени, чем хорошо спящие студентки (46,4 ± 1,3 с, р = 0,034) без снижения качества. Длительность индивидуальной минуты у них, хотя и располагалась в диапазоне нормы, была короче (58,4 ± 3,1 и 64,9 ± 1,6 с соответственно, р = 0,035). Результаты остальных тестов не различались, в том числе и оценивающих концентрацию внимания (корректурная проба и тест Мюнстерберга).

В отличие от девушек у юношей с плохим сном время выполнения корректурной пробы было достоверно короче без снижения качества по сравнению с юношами, оценившими сон как удовлетворительный (182,0 ± 11,0 и 209,9 ± 8,9 с соответственно, р = 0,034). Индекс цветового теста Люшера, косвенно отражающий психоэмоциональную напряженность, у них был высоко достоверно ниже (0,3 ± 0,15), чем у спящих удовлетворительно (2,03 ± 0,43, р = 0,000347) и хорошо (1,78 ± 0,40, р = 0,00055). Кроме того, эти юноши меньше времени тратили на выполнение теста Мюнстерберга.

В течение трех лет средние баллы субъективной оценки характеристик сна у студентов разного пола не различались и составили в 2014 г. 19,6 ± 0,4 балла у девушек и 20,3 ± 0,6 балла у юношей, в 2015 г. – 19,7 ± 0,4 и 20,9 ± 0,5 балла, в 2016 г. – 20,2 ± 0,3 и 20,4 ± 0,7 балла соответственно. Распределение студентов в зависимости от качества сна представлено в табл. 1.

Самой многочисленной была подгруппа с легкими нарушениями сна, на долю которой в разные годы приходилось 44,2–64,7% у девушек и 32,1–56,0% у юношей. Более выраженные нарушения сна отмечали 18,2–27,9% девушек и 8,0–22,5% юношей.

Данные изучения вариабельности сердечного ритма у студентов с разным качеством сна представлены в табл. 2. Не было различий в средней длительности кардиоинтервалов, а также в параметрах вариабельности сердечного ритма в области временного анализа:

• средняя длительность нормальных интервалов RR (RR Normal-to-Normal Intervals – RRNN);
• квадратный корень из разброса интервалов RR (Standart Deviation of the NN Interval – SDNN);
• квадратный корень средних квадратов разницы между смежными NN интервалами (Root Mean Square of the Successive Differences – RMSSD);
• коэффициент вариации ряда последовательных кардиоинтервалов, SDNN/RRNN × 100% (Coefficient of Variation – CV%);
• процент NN50 от общего количества последовательных пар интервалов NN, которые различаются более чем на 50 мс, выраженное в % к общему числу интервалов NN в выборке (Persantage of Successive Intervals Differening by More Than 50 ms – pNN50%).

При этом более чувствительными оказались показатели спектрального анализа. Достоверные различия выявлены у лиц обоего пола, но они также разнонаправленные. Так, если у студенток с плохим сном по сравнению с группой испытуемых с хорошим сном достоверно возрастала мощность волн очень медленноволнового диапазона (Very Low Frequency – VLF), отражающего активность надсегментарных механизмов регуляции, и снижалось отношение мощности медленных волн к мощности высокочастотных волн (Low Frequency/High Frequency – LF/HF) с 2,51 ± 0,20 до 1,77 ± 0,16, то у юношей мощность волн диапазона VLF снижалась, а уменьшение отношения LF/HF не достигло критерия достоверности. Вместе с тем у плохо спящих юношей была ниже общая мощность спектра (Total Power – TP; р = 0,026) и несколько ниже мощность волн остальных диапазонов – LF и HF (р = 0,07 и 0,097).

В табл. 3 представлены данные структуры спектра вариабельности сердечного ритма в изученных группах. Сдвиги в относительной мощности волн VLF при нарушении качества сна разнонаправлены: если у девушек происходит увеличение относительной мощности волн VLF, то у юношей – наоборот, снижается. Изменения структуры спектра более выражены у девушек, у которых относительная мощность волн LF (вазомоторных) достоверно снижалась, в то время как у юношей мощность волн LF возрастала только на уровне тенденции. Следует подчеркнуть, что в диапазоне HF (парасимпатический тонус, дыхательные волны) достоверных изменений не обнаружено. Вероятно, это может быть обусловлено выраженной неоднородностью вегетативного статуса и показателей вариабельности сердечного ритма у юношей с плохим сном, а также их относительной малочисленностью.

Корреляционный анализ, проведенный в группе обследованных в 2014 г., показал взаимосвязь вариабельности сердечного ритма с данными двух вопросов анкеты качества ночного сна, однако только у девушек. Так, чем реже были ночные пробуждения, тем ниже вариабельность сердечного ритма в области как временного (RRNN, r = 0,39; SDNN, r = 0,45; RMSSD, r = 0,45), так и спектрального анализа (TP, r = 0,40; VLF, r = 0,36; HF, r = 0,37). Общая сумма баллов у девушек отрицательно коррелировала с RRNN, SDNN, RMSSD, CV%, TP и HF. Можно видеть, что с повышением симпатического тонуса (в пределах зоны нормы) у студенток уменьшалось число ночных пробуждений и повышалась общая удовлетворенность сном. Возможно, это обусловлено влиянием симпатического отдела вегетативной нервной системы на настроение.

Связь вариабельности сердечного ритма с выраженностью дневной сонливости изучалась нами в группе обследованных в 2016 г. Нормальные показатели были отмечены у 60,2% девушек и 52,9% юношей, в диапазон сонливости сверх нормы вошли 36,4% девушек и 35,3% юношей. О сильной сонливости сообщили 3,4% девушек и 11,7% юношей. У девушек с нормальным уровнем дневной сонливости по сравнению с девушками с сонливостью сверх нормы были выше частота сердечных сокращений (87,5 ± 12,8 и 81,2 ± 10,3 уд/мин соответственно, р = 0,02), симпатовагальный баланс (LF/HF, р = 0,05) и относительная мощность волн LF% (р = 0,05). У юношей с нормальным уровнем сонливости по сравнению с юношами с сонливостью сверх нормы были выше частота сердечных сокращений (84,8 ± 10,8 и 71,8 ± 13,9 уд/мин, р = 0,01), мощность волн LF (р = 0,01 – разница с группой сильной сонливости), отношение LF/HF (p = 0,04 и 0,02), относительная мощность волн LF% и ниже мощность дыхательных волн HF% (р = 0,04).

Традиционно в серии кардиоинтервалов и показателей артериального давления выделяют три главных компонента: VLF (частотный диапазон ниже 0,04 Гц), низкочастотный LF (0,04–0,15 Гц) и высокочастотный HF (0,15–0,4 Гц), синхронный с дыханием. Компонент VLF рассматривается как маркер гуморальной и гормональной флюктуации, компонент LF – как маркер и симпатической, и парасимпатической модуляции, компонент HF – как маркер вагальной модуляции [20].

В нашем исследовании наиболее «лабильным» диапазоном, отражающим влияние качества сна, был диапазон VLF. Хотя происхождение волн этого диапазона считается наименее изученным на сегодняшний день, в ранних работах была выявлена связь частотного пика в 0,04 Гц с активностью ренин-ангиотензиновой системы [21]. В то же время есть мнение, что волны VLF, как и волны низкой и высокой частоты, зависят преимущественно от парасимпатических влияний. По этой причине прогностическое значение волн VLF у пациентов с инфарктом миокарда может быть связано с фундаментальной важностью парасимпатических механизмов для здоровья сердечно-сосудистой системы [22].

Об актуальности изучения вариабельности сердечного ритма во время бодрствования свидетельствуют недавно опубликованные работы. Было показано, что короткая длительность сна, его низкая эффективность и инсомния в комбинации с короткой продолжительностью сна (527 взрослых участников) были маркерами низкого уровня парасимпатического и/или высокого симпатического тонуса [23].

Более высокая относительная мощность волн HF во время просмотра нейтрального фильма у 29 молодых здоровых женщин коррелировала с более высоким субъективным и объективным качеством сна (более короткой латентностью и меньшим числом пробуждений по данным полисомнографии), поэтому высокая мощность волн HF% во время бодрствования может быть ключевым предиктором здорового сна [24]. Связь активности вегетативной нервной системы перед сном и эффективности сна подтверждена также авторами из Кореи [25].

Только немногочисленные исследования были проведены в детской популяции. Так, при обследовании 626 детей 5–11 лет обнаружилось, что низкая парасимпатическая активность может быть предиктором длительной латентности сна, в то время как ночные пробуждения, латентность, низкая эффективность и плохо корригируемая длительность сна ассоциировались с высоким отношением LF/HF [26].

Полученное нами относительное снижение симпатического тонуса во время бодрствования у студентов с умеренной дневной сонливостью (средний возраст 26,2 ± 7 года) совпадают с данными о парасимпатической дисфункции в течение суток у пациентов с идиопатической гиперсомнией без медикаментозной нагрузки [27].

Отсутствие выраженного отрицательного влияния качества сна на когнитивные функции у студентов шестого курса в нашей работе может свидетельствовать о достаточных функциональных резервах адаптации у будущих врачей. Вместе с тем понимание этиологии проблем со сном – основа для улучшения качества жизни студентов, включая их академическую успеваемость [28].

Заключение

Несмотря на то что процент выпускников с выраженными расстройствами сна относительно невелик и снижение качества сна не ухудшает когнитивные функции, большинство студентов оценили сон как удовлетворительный, что требует изучения этиологии нарушений и внедрения программ по улучшению качества сна. Обнаруженные гендерные различия в тренде вариабельности сердечного ритма при ухудшении сна обусловливают необходимость дальнейших исследований.