Автономна регулация при пациенти с нервна анорексия, затлъстяване, лица с наднормено тегло, спортисти и лица с контрол на нормалното тегло

1 Дипломна работа Автономна регулация при пациенти с анорексия, затлъстяване, наднормено тегло, спортисти и лица с нормално тегло, представени от Андреас Оберашер за придобиване на академична степен на доктор по обща медицина (д-р мед. Университет) в Медицинския университет в Грац в Института по патофизиология и Имунологичен институт по физиология Институт за изследване на човека, Weiz под ръководството на Univ.-Prof- Dr. Фил Максимилиан Мозер Асос. Проф. Прив.-Доз. Mag.Dr.rer.nat Сандра Холасек Грац, на 19 ноември 2016 г.

2 Affidavit Декларирам в чест, че написах настоящото произведение самостоятелно и без чужда помощ, че не съм използвал други източници, освен посочените и че съм отбелязал дословно взетите пасажи или по отношение на съдържанието като такова. Грац, 16 ноември 2016 г. Andreas Oberascher eh. I

7 Съдържание Предговор. ii Благодарности. iii резюме. iv резюме. v Съдържание. vi Речник и съкращения. vii Списък на фигурите. viii Списък на таблици. x 1 Въведение Автономна нервна система Микробиом и ос микробиом-черва-мозък Хронобиология Сон Стрес Упражнение и спорт Хранене Затлъстяване Anorexia nervosa Материал и методи Проучване дизайн и процедура Електрокардиография Променливост на сърдечния ритъм Хардуер и измерване Процесът Хронокардиограма Антропометрия Статистика Резултати Дискусия Библиография Приложение

8 Речник и съкращения EKG Електрокардиография NSC Nucleus suprachiasmaticus FSH Фоликулостимулиращ хормон LH Лутеинизиращ хормон STH Соматотропен хормон BMI Индекс на телесна маса TG Триглицерид HDL липопротеин с висока плътност LDL ниска ниска плътност липопротеин EEG движение бързо EGEM EREM EGE EGEM EREM E-EG E-M E-EME E-EM-E-E-E-E-E-EM-E Енергично поведение и хранене при пациенти с анорексия, нервна болест, затлъстяване, спортисти и контрол на нормалното тегло LKH Landeskrankenhaus TNF Туморен фактор на некроза BRAC Cycle Основен цикъл на почивка и активност HRV Вариация на сърдечния ритъм SDNN Обща честота на сърдечния ритъм VQ Вегетативна честота VF честота HF RSF честота HF RSL Синусова аритмия QPA импулсно дишане коефициент SQ качество на съня Hz Hertz ATP аденозин трифосфат vii

10 Фигура 34 Графични графики на процентилните стойности на общата вариабилност през деня и нощта при групово сравнение Фигура 35 Графични графики на процентилните стойности на вагусния тонус през деня и нощта при групово сравнение Фигура 36 Картинни графики на процентилните стойности на симпатиковия тонус през деня и нощта в групово сравнение Фигура 37 Графични графики на процентилните стойности на вегетативния Коефициенти за деня и нощта в групово сравнение Фигура 38 Графични графики на коефициентите на дишането на пулса за деня и нощта в групово сравнение Фигура 39 Графични графики на процентилните стойности на качеството на съня през деня и нощта при групово сравнение Фигура 40 Графични графики на абсолютните стойности за продължителността на съня през деня и нощта в групово сравнение Фигура 41 Пулс като функция на вагусния тонус през деня (червен) и през нощта (син) при групово сравнение Фигура 42 Пулс като функция от lnlf през деня (червен) и през нощта (син) при групово сравнение Фигура 43 Пулс като функция на вегетативния коефициент VQ при Ден (червен) и при Na cht (син) в групово сравнение ix

11 Списък на таблици Таблица 1 Класификация на затлъстяването според критериите на СЗО Таблица 2 Диапазони на честотата и определяне на присъщи ритми Таблица 3 Тествани лица със и без екстрасистоли Таблица 4 Медианни стойности на процентилите на сърдечната честота при сравнение ден-нощ Таблица 5 Медианни стойности на процентилите на общата променливост при сравнение ден-нощ Таблица 6 Средни стойности на Процентил на дихателната синусова аритмия при сравнение ден-нощ Таблица 7 Медианни стойности на процентилите на симпатиковия тонус при сравнение ден-нощ Таблица 8 Средни стойности за процентилите на вегетативния коефициент при сравнение ден-нощ Таблица 9 Медиани на пулс-дихателния коефициент в сравнение ден-нощ Таблица 10 Средни стойности за продължителността на съня и качеството на съня х

16 Вегетативна регулация на сърдечната честота Пулсът е част от сложна мрежа, в която са включени кръвообращението, дишането, температурният баланс, метаболизмът и веригите за психо-психически контрол. При възрастни е между 60 и 80 удара в минута. Вътрешният пулс е 120 удара в минута. Тази естествена честота се регулира надолу в човешкия организъм с вегетативен тонус. Вегетативната регулация на сърдечната честота се медиира както от симпатиковата, така и от парасимпатиковата. Симпатиковата нервна система действа върху сърцето: положителна хронтропна (увеличава сърдечната честота) положителна инотропна (увеличава свиваемостта) положителна дромотропна (увеличава скоростта на проводимост) положителна батмотропна (стимулният праг е понижен) положителна лузидотропна (увеличава скоростта на релаксация) Парасимпатикът, от друга страна, действа: отрицателна хронтропна намалява сърдечната честота) отрицателен дромотропен (намалява скоростта на проводимост) Фигура 3 показва клоновете на блуждаещия нерв и връзката му със сърцето чрез кардиакум магнум ганглий (ганглий Wrisberg). (5) Фигура 3 Блуждаещият нерв и връзката му с ганглия Wrisberg 15-ти

17 Чревна нервна система Ентералната нервна система е мрежа от нервни клетки, вградени в чревните мускули. Състои се от миентериалния сплит между пръстена и надлъжния мускулен слой и субмукозния сплит в субмукозата. Освен това има клетки на пейсмейкъра, така наречените клетки на Cajal. Ентералната нервна система има следните задачи: Контрол на храносмилането Регулиране на транспорта, абсорбцията и секрецията Регулиране на стомашно-чревния кръвен поток Имунологични функции Той функционира и без въздействието на гръбначния мозък или мозъка. Ако парче черва е изложено, то се свива автономно за период от около 60 секунди (вж. 2.3). Ентералната нервна система може да бъде повлияна чрез модулиране на симпатиковата и парасимпатиковата нервна система. Анатомичните препратки са показани на Фигура 4. Фигура 4 Блуждаещ нерв, целиакия и съседни структури (5) Блуждаещият нерв преминава дорзално към хранопровода в посока на коремната област и комуникира там с най-големия вегетативен ганглий, целиакия ганглий. Фигура 5 показва ганглия на целиакия с несдвоените клонове на вегетативната нервна система отпред към горната част на корема. 16.

18 Фигура 5 Целиакичен ганглий и несдвоените клонове на вегетативната част (5) Фигура 6 показва целиакиен ганглий със сдвоените клонове на вегетативната нервна система отпред към горната част на корема. Фигура 6 Ганглий на целиакия и сдвоените клонове на вегетативната част (5) Взаимодействията на вегетативната нервна система с микробиома на стомашно-чревния тракт са описани в следващата глава. 17-ти

20 Фигура 7 Оста на микробиома-червата-мозъка (10) Много хранителни вещества служат на микробиома като пред- или пробиотици. Следователно хранителните терапевтични интервенции изглеждат разумни и биха могли да повлияят на оста на чревния мозък на микробиома и по този начин на споменатите по-горе заболявания (15) (16). Например, нови терапевтични възможности за психични заболявания (17) възникват чрез промени в диетата или психобиотиците, които имат антидепресивни и анксиолитични ефекти (18). Честотата и функцията на някои бактериални щамове в червата варират в зависимост от дневния ритъм. Чревната флора на мишките например изпълнява детоксикационни функции в светлите фази на деня, докато в тъмната фаза на деня се използва за оползотворяване на храната и енергиен баланс. (19) Изследователската област на хронобиологията е посветена на систематичното изследване на такива зависими от времето и повтарящи се биологични процеси. 19-ти

36 Фигура 12 Епидемиологично развитие на затлъстяването в САЩ от 1991 г. насам (34) Следните съпътстващи заболявания при затлъстяване се появяват по-често: Въглехидратен метаболизъм: нарушения на толерантността към глюкоза, захарен диабет тип 2, гестационен диабет Мастен метаболизъм: хиперлипидемия, често съчетана с повишен риск от сърдечно-съдови заболявания Сърдечно-съдови съпътстващи заболявания: атеросклероза, артериална хипертония, инфаркт на миокарда, инсулт, сърдечна недостатъчност (свързана с белодробен оток) Белодробни усложнения: сънна апнея, повишена диафрагма (свързана с диспнея) Стомашно-чревни заболявания: рефлукс, стеатохепатит, холецистит Мускулно-скелетна система, дегенеративни заболявания на меките тъкани и остеоартрит: остеоартрит: остеоартрит. Подагра туморни заболявания: карцином на простатата, карцином на гърдата 35

38 В кръвта могат да се развият левкопения, анемия, тромбоцитопения. Нарушения на електролитите. Повишаване на трансаминазите, амилазата, липазата и пикочните вещества. Намаляване на общия протеин, албумин и цинк. Повишаване на соматотропина. Намаляване на лептина. В допълнение могат да възникнат нарушения на оста на хипоталамуса на хипофизата на надбъбречната кора на хипоталамуса на хипофизата на щитовидната жлеза и оста на половите жлези на хипоталамуса на хипофизата. Други възможни патологични и патофизиологични промени са мозъчни припадъци, езофагит, промени в ЕКГ, псевдоатрофия церебри и остеопороза, която се благоприятства от дългосрочната кахексия, продължителността на аменореята и относителното физическо бездействие. (36) Психичните съпътстващи заболявания са: Обсесивно-компулсивно разстройство Тревожно разстройство Депресия 37

45 Надвентрикуларните екстрасистоли възникват над снопа на Неговата. QRS комплексът е тесен, но не деформиран. Фигура 15 показва надкамерна екстрасистолия на ЕКГ. Фигура 15 Надкамерни екстрасистоли За разлика от камерните екстрасистоли, надкамерните екстрасистоли не са последвани от компенсаторни паузи. Изолираните суправентрикуларни екстрасистоли не представляват риск, но ако те се появят за по-дълъг период от време или са придружени от световъртеж или задух, трябва да се започне допълнителна кардиологична диагностика. При камерни екстрасистоли ектопичното възбуждане идва от самите вентрикули. Комплексът QRS се разширява и деформира. Типът местоположение описва посоката на електрическата ос на сърцето във фронталната равнина и може да се определи от изводите на крайниците въз основа на максимумите на R вълните. Екскурзията на гръдния кош по време на дишане променя върха на сърдечния вектор, така че дихателният ритъм също може да бъде измерен индиректно от електрокардиограмата. Фигура 16 показва промяната в амплитудата на R вълната чрез дишане. 44

46 Фигура 16 Амплитудна модулация на R вълните чрез дишане по време на дълбок сън Амплитудните съотношения на R вълната и Т вълната в електрокардиограмата могат да се използват за оценка на относителната ваготония и симпатикотония. Относителното увеличение на амплитудата на Т вълната в сравнение с R вълната предполага преобладаващо ваготонично влияние. Фигура 17 показва ЕКГ морфологията със симпатикотонично влияние през деня в сравнение с ЕКГ с ваготонично влияние по време на дълбок сън. Фигура 17 ЕКГ през деня в сравнение с ЕКГ по време на дълбок сън Анализът на промяната на пулса сам по себе си обаче е най-прецизният метод от ЕКГ за изследване на модулиращите влияния на вегетативната система. Те се наричат вариабилност на сърдечния ритъм или според Univ.-Prof. Д-р Фил Максимилиан Мозер наскоро се нарича гъвкавост на сърдечния ритъм. 45

48 Фигура 19 Пулсът колебае с честотата на дишането.В състояния на регенерация, например по време на дълбок сън или при медитация, има координация 4: 1 между сърдечната честота и дихателната честота. (вж. 2.3) Сърцето и белите дробове използват обща фазова връзка за координация. Консумацията на енергия е сведена до минимум и са инициирани процесите на регенерация и самолечение. Със специални дихателни техники сърдечната честота може да бъде повлияна специално от дишането. При 6-битово дишане честотата на дишането умишлено се измества в диапазона от 0,1 херца, основната честота на барорецепторния рефлекс. На тази лента има резонанс и по този начин хармонизиране на дихателния и циркулаторния ритъм. 47

50 илюстрационни секунди ритъм по време на упражнение Ци Гун Ритъм на кръвния поток Естествената честота на гладката мускулатура е около 0,0167 Hz. Това съответства на една контракция в минута. Перисталтиката на стомашно-чревния тракт или притокът на кръв към лигавицата и кожата и по този начин терморегулацията се осъществява с тази честота. При вариабилността на сърдечната честота това става видимо с повишено активиране на кръвния поток. Фигура 22 показва ритъма на притока на кръв по време на REM фаза в съня. Фигура 22 1-минутен ритъм по време на REM сън 49

56 Илюстрация Фигура 26 показва пример за 28-часова хронокардиограма на тествано лице в проучването ESAN. Илюстрация час хронокардиограма на тествано лице 55

59 Фигура 30 Времеви ход на общата вариабилност на сърдечната честота и дихателната синусова аритмия Фигура 31 показва сърдечната честота във времето. Изчислението се основава на RR интервалите в електрокардиограмата. Фигура 31 Времеви ход на сърдечната честота Фигура 32 показва времевия ход на коефициента на пулсово дишане (QPA). Коефициентът на дишане на пулс представлява съотношението на сърдечната честота към честотата на дишане.Описва колко често сърцето бие по време на дихателен цикъл. Цяло число 4: 1 по време на сън при здрави хора е знак за регенерация и възстановяване (вж. 2.3). Фигура 32 Коефициент на дишане с пулс във времето 58

64 Таблица 5 показва процентилните стойности на общата вариабилност на сърдечната честота в сравнение между деня и нощта за 5-те групи. SDNN_wach_perz [ms] Медиана SDNN_schlaf_perz [ms] Медиана анорексия Pat 43,80 57,50 Нормално тегло 54,20 49,50 Наднормено тегло 54,90 53,60 Затлъстяване 20,70 25,40 Спортисти 86,75 84,45 Общо 49,30 53.80 Таблица 5 Средни стойности на процентилите на общата вариабилност при сравнение ден-нощ Таблица 6 показва стойностите на процентили на дихателната синусова аритмия в сравнение между деня и нощта в 5-те групи. logrsa_wach_perz [lg ms] Медиана logrsa_schlaf_perz [lg ms] Медиана анорексия Pat 43,30 49,90 Нормално тегло 57,50 60,70 Наднормено тегло 55,65 53,35 Затлъстяване 25,50 23,10 Спортисти 85,05 84,10 Общо 62, 40 54.70 Таблица 6 Средни стойности на процентилите на дихателната синусова аритмия при сравнение ден-нощ Таблица 7 показва процентилните стойности за симпатиковия тонус в сравнение между деня и нощта в 5-те групи. lnlf_wach_perz [ln ms ^ 2] Медиана lnlf_schlaf_perz [ln ms ^ 2] Медиана анорексия Pat 17.70 50.80 нормално тегло 71.30 60.80 наднормено тегло 47.10 52.65 затлъстяване 36.10 24.30 спортисти 85.40 84, 00 Общо 46,60 53,30 Таблица 7 Средни стойности на процентилите на симпатиковия тонус при сравнение ден-нощ 63

65 Таблица 8 показва процентилните стойности на вегетативните коефициенти в сравнение между деня и нощта в 5-те групи. VQ_wach_perz [1] Медиана VQ_schlaf_perz [1] Медиана анорексия Pat 27.70 48.60 нормално тегло 51.80 37.20 наднормено тегло 51.90 45.80 затлъстели 73.00 53.80 спортистки жени 27.80 45.60 общо 45.30 44.40 Таблица 8 Средни стойности на процентилите на вегетативния коефициент в сравнението ден-нощ Таблица 9 показва абсолютните стойности на коефициента на пулсово дишане в сравнение между деня и нощта в 5-те групи. QPA_wach_abs [1] QPA_schlaf_abs [1] Средна медиана на анорексия Pat 5.73 4.15 Нормално тегло 5.62 4.05 Наднормено тегло 5.95 3.71 Затлъстяване 6.00 4.34 Спортисти 5.10 3.45 Общо 5.65 3.99 Таблица 9 Медианни стойности на коефициента на пулсово дишане при сравнение ден-нощ Таблица 10 показва процентилните стойности за продължителността на съня и качеството на съня в сравнение между деня и нощта за 5-те групи. Продължителност на съня [h] Медиана SQ_perz [%] Медиана анорексия Pat 8,54 40,30 Нормално тегло 8,10 32,10 Наднормено тегло 8,00 41,50 Затлъстяване 8,83 54,10 Спортисти 8,08 37,60 Общо 8,25 40,30 Таблица 10 Средни стойности за продължителност на съня и качество на съня 64

66 Фигура 33 показва процентилните стойности на сърдечната честота на 5-те групи в сравнение между деня и нощта в графичен график. Фигура 33 Графични графики на процентилните стойности на сърдечната честота през деня и нощта в групово сравнение 65

67 Фигура 34 показва процентилните стойности на общата вариабилност на сърдечния ритъм на 5-те групи в сравнение между деня и нощта в графичен график.

68 Фигура 35 показва процентилните стойности на вагусния тонус на 5-те групи в сравнение между деня и нощта в полето на кутия.

69 Фигура 36 показва процентилните стойности на симпатиковия тонус на 5-те групи в сравнение между деня и нощта в полето на кутия.

70 Фигура 37 показва процентилните стойности на вегетативния коефициент на 5-те групи в сравнение между деня и нощта в полето на кутия.

71 Фигура 38 показва абсолютните стойности на пулс-дихателните коефициенти от 5-те групи в сравнение между деня и нощта в графичен график. Фигура 38 Графични графики на импулсно-дихателните коефициенти през деня и нощта при групово сравнение

72 Фигура 39 показва процентилните стойности на качеството на съня на 5-те групи в сравнение между деня и нощта в графичен график. Фигура 39 Графични графики на процентилните стойности на качеството на съня през деня и нощта в групово сравнение 71

73 Фигура 40 показва абсолютните стойности на продължителността на съня на 5-те групи в сравнение между деня и нощта в графичен график. Фигура 40 Графики на абсолютните стойности на продължителността на съня през деня и нощта в групово сравнение 72