Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ABOUT-WEEKLY (CIRCASEPTAN) RHYTHMS IN PHYSIOLOGY (REVIEW)

Gubin D.G. 1
1 Tyumen State Medical University
Review summarizes current knowledge of circaseptan (near-weekly) rhythmicity in physiologic functions. Not only social but as well possible natural causal factors are discussed. Several hypotheses of natural circaseptan rhythmicity are considered: coherence with magnetic fields and geomagnetic disturbances, relationship with gravity and lunar phases and concept, referred to resonance of superimposed higher-frequency rhythms. It is denoted that these hypotheses are not mutually exclusive, but rather complementary. Examples provided to demonstrate certain circumstances when circaseptan rhythms are usually amplified: early and late stages of ontogeny; diversity of other conditions related to compromised or disrupted circadian rhythms. Special attention is paid to circaseptan and near half-weekly (cirasemiseptan) rhythmicity in cardiovascular physiology. Data are presented to demonstrate heart rate and systolic blood pressure circadian amplitude a weekday-dependent variable.
circaseptan rhythms
variability
cardiovascular system
heliogeophysics
biosphere
age
circadian disruption.

Околонедельные ритмы по существующей классификации также носят название циркасептанных ритмов (ЦСР). Они характеризуют настолько разнообразные проявления как продукция гормонов, скорость метаболических процессов, смертность от инфекционных и неинфекционных заболеваний, отторжение трансплантированных органов, продолжительность ишемических эпизодов при стенокардии, способность зерен растений поглощать влагу и т.д. В настоящее время наши представления о природе недельных ритмов продолжают расширяться, но все же, до сих пор остаются весьма поверхностными. Однако даже для физиологических функций человека помимо очевидной социальной составляющей в генезе ЦСР следует признать присутствие несоциальных природных факторов, которые заслуживают углубленного дальнейшего изучения.

Действительно, ЦСР, а также циркасемисептанные (ЦССР, полунедельные) компоненты спектра проявляют ряд признаков, свидетельствующих в пользу возможности существования их отчасти эндогенной природы. Так, ЦСР обнаружены на разных уровнях организации живого, в том числе у одноклеточных [18, 45], насекомых [39, 40], а также in vitro для секреции мелатонина изолированным эпифизом щуки [19]. ЦСР характеризуют динамику заживления ран [43], динамику маркеров злокачественных опухолей [21], метаболизм кофеина [21], а также механизмы памяти и воспоминания снов [42]. Наиболее существенный аргумент в пользу эндогенности ЦСР (на примере экскреции 17-кортикостероидов с мочой у человека) – это обнаружение его фазового дрейфа в условиях отсутствия привычных датчиков времени [20, 22, 32].

Хотя очевидного и общепризнанного геофизического фактора для ЦСР пока не найдено, существуют весьма любопытные данные, представленные биофизиками. Обнаружена значительная кросс-спектральная когерентность пиков данных ритмов с вертикальным компонентом вектора индукции межпланетарного магнитного поля, Bz; индексом геомагнитных возмущений, Kp и солнечной активностью [12, 13, 20, 22]. В частности была выявлена взаимосвязь между индексом Kp и циркасептанной динамикой частоты сердечных сокращений (ЧСС) [37], а также экскрецией 17-кетостероидов с мочой [22]. Кроме того, анализ в компьютерной модели показывает, что магнитное поле в 10-9 Тл (1 нанотесла), т.е. соответствующее величине магнитной индукции внешнего космоса, предсказывает существование циркасептанного периода диффузии ионов K+ и Ca2+ (τ~180 и 160 ч. соответственно) [48]. Также сообщалось, что уровень мелатонина во время магнитных бурь может снижаться, в частности у больных ИБС [10], таким образом, магнитные поля, вероятно, оказывают некоторое влияние на продукцию мелатонина. Нами, в частности, были обнаружены ЦСР и ЦССР мелатонина в слюне [38]. Y. Touitou и соавт., показали, что магнитные поля способны оказывать существенное влияние на продукцию мелатонина у крыс, однако данный эффект зависит от видовой принадлежности, а также изменяется с возрастом [47]. Поскольку мелатонин является принципиальным хронобиотиком, влияющим на амплитудно-фазовые характеристики суточного ритма, можно экстраполировать эти данные для объяснения способности магнитных полей модулировать параметры циркадианных ритмов. В условиях длительной изоляции от социальных и 24-часовых датчиков времени был выявлен ЦСР ЧСС с доверительным интервалом свободно-текущего периодом t отличным от 168 часов [44]. Данное наблюдение также свидетельствует в пользу того, что природе ЦСР могут быть свойственны геокосмические факторы. ЦСР и ЦССР характеризуют динамику настроения у студентов [24], что может быть косвенно взаимосвязано с динамкой уровня серотонина и мелатонина. На фоне двухнедельного применения мелатонина доля инфрадианных и в частности ЦС ритмов у лиц старческого возраста может снижаться [9].

Кроме того инфрадианные и, в частности, ЦСР (с периодом от 140 часов и ниже) физиологических показателей могут возникать вследствие резонансной суперпозиции со стороны циркадианных и ультрадианных ритмов влияющих на них функций [1], что в принципе возможно на фоне возрастного, индуцированного и патологического десинхронозов [2], и, не исключено, что также и при манипуляциях с внешними датчиками времени [5]. Ультрадианные ритмы неизменно присутствуют в спектральном составе гемодинамических функций [4] и могут усиливаться на фоне состояний, провоцирующих циркадианную десинхронизацию. Кроме того, в условиях ослабления силы ведущего циркадианного осциллятора теоретически возможно компенсаторное усиление чувствительности организмов к «затягивающему» влиянию более слабых геофизических синхронизаторов, например некоторым геомагнитным показателям [7, 12, 29, 30]. В этом контексте весьма интересным выглядит также обнаружение циркасемианнуальной, или околополугодовой ритмичности ряда биологических функций [23]. Выраженные ЦСР и ЦССР для показателей гемодинамики преимущественно свойственны самым ранним и наиболее поздним этапам онтогенеза человека [3, 21, 27, 28, 33]. Кроме того, у пациентов с персистирующим вегетативным состоянием после черепно-мозговой травмы, наблюдавшихся с помощью мониторирования в течение 10 дней, ЦСР САД, ДАД и ЧСС превышает по амплитуде циркадианный, оставаясь ведущим в структуре вариабельности [26]. Околонедельная ритмичность характеризует продолжительность ишемических эпизодов на фоне стенокардии [34]. В экспериментах на кроликах показано, что в дни магнитных возмущений у животных наблюдаются проявления спектральной перестройки ряда физиологических ритмов [11] с признаками трансформации суточных ритмов в ритмы смежных частот, что напоминает проявления т.н. «экстрациркадианной диссеминации» [6, 7, 29, 30].

Гравитационная составляющая, связанная в частности с положением Луны, также может играть свою роль в возникновении и модуляции параметров ЦСР и ряда других инфрадианных ритмов. Например, анализ частоты 1329 спонтанных абортов в г. Падова, Италия обнаружил выраженный ЦСР и 205-дневный ритмы, соответствующий периоду и фазе перигеи Луны [49]. Фаза луны, возможно, играет роль и в возникновении ЦСР у насекомых [39] и даже растений. Так, сухие зерна бобовых впитывают воду с четкой 7-дневной ритмичностью, с акрофазой, приуроченной к смене фаз луны [46]. Этот же фактор, вероятно, объясняет 7-дневную динамику воспалительной реакции и выраженности послеоперационных [43] и посттравматических [41] отеков.

Недельные ритмы также характеризуют смертность от многих заболеваний. Наиболее известны ритмы частоты инфарктов миокарда с максимальным риском в начале недели, которые впервые были выявлены более 20 лет назад [25, 50]. Данные, полученные позднее при анализе динамики внезапной сердечной смерти в г. Берлине за 5-летний отрезок времени обнаружили ЦСР с пиком в понедельник и минимумом в воскресенье со средней амплитудой около 18,3% от среднего уровня, а также зависимость амплитуды от возраста и пола [14]. Недавно проведенный анализ поисковых запросов Google показал рост озабоченности населения своим здоровьем в начале недели (понедельник-вторник), после чего в течение недели этот показатель постепенно снижается [15, 16].

Нами был осуществлен анализ динамики параметров суточного ритма показателей гемодинамики: артериального давление, ЧСС, систолического объема (СО); минутного объема кровотока (МОК) и периферического сопротивления сосудов (ПС) в зависимости ото дня недели в разных возрастных группах (рис. 1). Анализ осуществлен на основе уникальной базы данных, полученной от 80 добровольцев без анамнеза артериальной гипертензии в возрасте от 16 до 106 лет, описанной ранее [29, 30]. Результаты показали, что среднее значение периодов наилучшей аппроксимации, приближается к циркасемисептанному диапазону, причем эти инфрадианные имеют значительную амплитуду.

Doc1.pdf

Doc2.pdf

Рис. 1. Сравнительная выраженность недельного ритма МЕЗОРа и циркадианной амплитуды ЧСС и САД в зрелом и пожилом возрастах. Примечание: для наглядности данные средних величин МЕЗОРа и амплитуды по каждому дню недели представлены в процентах к их соответствующему средненедельному значению

Среди лиц старше 60 лет (пожилой и старческий возраст) процент обнаружения значимых инфрадианных пиков в спектре САД, ДАД и АДср достоверно выше, нежели зрелого возраста, p<0,001. Примечательна закономерность изменения циркадианной амплитуды САД и ЧСС в течение недели. Данная закономерность отображена на рис. 1 где, видно, что даже если амплитуду отдельного дня недели представить в процентах к ее средней величине, то полученная кривая отобразит синусоидальный характер недельной динамики циркадианной амплитуды (CdA) ЧСС с максимумом в субботу-понедельник. Наличие ЦСР ЧСС CdA верифицируется косинор-анализом (p=0.04, 2А=19.6±4.9%, Ø=314º[-270;-359]).

Недельные изменения CdA происходят на фоне отсутствия таковых по МЕЗОРу ЧСС. Помимо ЧСС циркадианная амплитуда САД (но не МЕЗОР) также обнаруживает характерные отличительные особенности, зависящие ото дня недели (рис. 1). Минимальная амплитуда приходится на вторник, максимальная – на четверг-пятницу.

Поскольку ЦСР и ЦССР усиливаются как раз на тех возрастных этапах, когда роль социального недельного режима труда, ослабляется в связи с выходом на пенсию, результаты вновь заставляют задуматься о роли иных факторов помимо социального. Кроме того, среди лиц старших возрастных в условиях высокой лабильности показателей гемодинамики, а также на фоне усиления инфрадианных компонентов их вариабельности [6, 27, 29-31], значительно повышается актуальность проведения лонгитудинального АМАД. Значительный интерес представляет дальнейшее изучение особенностей хроноинфраструктуры и инфрадианных ритмов в зависимости от географической широты, хронотипа человека и в условиях вахтового режима труда в регионах Арктики и Крайнего Севера [5, 8, 29, 30].

Представленные данные также говорят о необходимости учета дня недели при проведении хронобиологических исследований, направленных на изучение циркадианных ритмов сердечнососудистой системы, в том числе при мониторинговых исследованиях. В частности, при проведении Холтеровского мониторирования, величина суточного индекса, значения вариабельности ЧСС, могут отличаться в зависимости ото дня недели, что следует учитывать при интерпретации этих результатов и при разработке соответствующих диагностических нормативов. С точки зрения информационной ценности ведущими специалистами в области хронобиологии и хрономедицины ранее был признан «золотой стандарт» именно недельного (7-дневного) мониторинга для АД и ЧСС, способный снабдить врача диагностически и клинически и ценной информацией, недоступной при иных подходах [17, 34, 35, 36].