急進4 000米海拔高原對健康青年男性長時程心率變異性的影響

石亞君 宋小武 王晉麗 郭軍 李宗斌 郜玲 王小鵬 趙成輝 陳韻岱

100853 北京，解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學中心心血管內(nèi)科(石亞君、王晉麗、郭軍、李宗斌、郜玲、王小鵬、趙成輝、陳韻岱)；100125 北京，中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部機關服務局門診部(宋小武)

世界上大約1億多人居住在海拔高于2 500 m的高原地區(qū)，其中約8 000萬人為亞洲人[1]。目前，越來越多的人在高原生活、訓練和工作。在緊急情況下，特別是自然災害營救時需要急進高原。高原環(huán)境中的低氧含量、低壓和強烈的紫外線輻射可影響交感神經(jīng)活動的神經(jīng)中樞和反射控制，引起一系列的心血管系統(tǒng)適應性的應激改變，進而促發(fā)高原病[2-5]。自主神經(jīng)系統(tǒng)參與機體應激反應，并起著重要調節(jié)作用。心率變異性(heart rate variability，HRV)被認為是自主神經(jīng)系統(tǒng)的定量檢測指標。HRV分短時程和長時程兩種，長時程HRV可準確反映24 h自主神經(jīng)功能，且不受測量時間點的影響。既往研究發(fā)現(xiàn)，急性或亞急性高度暴露會引起交感神經(jīng)刺激，且與暴露時間相關，高原自主神經(jīng)功能的變化具有特征性[6]，急進高原后短時程5 min HRV出現(xiàn)明顯降低[7]，而對長時程HRV的研究尚鮮有報道。為此，本研究旨在通過對比平原、經(jīng)習服后高海拔高原地區(qū)(1 700 m)與急進超高海拔高原地區(qū)(4 000 m)健康青年男性24 h的HRV，為急進高原對自主神經(jīng)系統(tǒng)活動的影響提供理論依據(jù)。

1 對象和方法

1.1 研究對象

本研究為前瞻性隊列研究。2014年8月整群抽樣蘭州駐軍某部隊服役1年以上急進海拔4 000 m高原的健康青年男性100名作為急進高原組；2015年12月整群抽樣敦煌海拔1 700 m駐軍某部隊服役1年以上體檢健康青年男性100名作為高原組；2015年2月整群抽樣北京(海拔43.5 m)駐軍某部隊服役1年以上體檢健康青年男性42名作為平原組。入選標準：18歲<年齡≤35歲，體檢正常，男性。排除標準：(1)罹患心血管疾病，高血壓，腎臟病，糖尿?。?2)嚴重器質性疾?。?3)慢性感染等疾病(根據(jù)病史、體格檢查或檢驗證據(jù))。研究經(jīng)解放軍總醫(yī)院倫理委員會批準(注冊編號：S2014-070-01)，所有受試者均簽署知情同意書。

1.2 研究方法

急進高原組健康青年男性受試者急進4 000 m海拔后駐扎高原(西大灘)，24 h內(nèi)行動態(tài)心電圖檢查，并測量食指血氧飽和度。高原組受試者駐扎高原地區(qū)(1 700 m)并達到高原完全習服標準后半年行動態(tài)心電圖檢查。高原完全習服指進入高原6個月以上，并滿足下列條件：(1)紅細胞計數(shù)穩(wěn)定于<650×1012/L及血紅蛋白穩(wěn)定于<200 g/L水平；(2)重度勞動作業(yè)后無明顯不適；(3)VO2max、1 000 m跑成績達良好以上水平，按國家軍用標準GJB2559-96中4.1、4.2的規(guī)定[8]。平原組受試者滿足入選標準后隔日行動態(tài)心電圖檢查。比較3組的心電參數(shù)和HRV指標。

1.3 動態(tài)心電圖檢查

采用北京世紀今科公司生產(chǎn)的12導聯(lián)同步動態(tài)心電圖系統(tǒng)(MIC-12H)連續(xù)檢測所有受試者24 h心電信號，用人機對話方式剔除異位搏動及偽差，由計算機自動計算HRV時域指標：24 h全部竇性RR間期的標準差(standard diviation of NN intervals，SDNN)，24 h內(nèi)每5 min節(jié)段竇性RR間期平均值的標準差(five-minute R-R interval means，SDANN)，24 h內(nèi)全部竇性RR間期差值的均方根(root mean square successive difference，RMSSD)，24 h內(nèi)相鄰兩個正常竇性RR間期差值大于20 ms的個數(shù)所占百分比(percentage of adjacent NN intervals differing by more than 50 milliseconds，PNN50)和三角指數(shù)(HRV trigonometric index，HRVTI)等指標。測量與分析由經(jīng)過技術培訓及質量考核的兩名操作者共同完成。

1.4 統(tǒng)計學方法

2 結果

2.1 研究對象基本特征

經(jīng)排除數(shù)據(jù)記錄不全、導聯(lián)脫落等情況，研究最終入選急進高原組91名、高原組98名和平原組40名。平原組40名，年齡18～31(21.6±3.3)歲；高原組98名，年齡18～24(19.5±2.0)歲；急進高原組91名，年齡18～32(21.4±2.7)歲(P<0.01)。3組體質指數(shù)無顯著性差異，而急進高原組的血氧飽和度明顯低于平原組和高原組，見表1。

2.2 3組心率指標和心律失常比較

急進高原組受試者的總心搏數(shù)、平均心率、最高心率、最低心率、竇性心搏總數(shù)、最高竇性心率、最低竇性心率和平均竇性心率均明顯高于高原組和平原組(均為P<0.05)。而高原組僅平均心率、平均竇性心率、最低竇性心率和竇性心動過緩發(fā)生次數(shù)高于平原組(均為P<0.05)。3組間心律失常發(fā)生率比較，差異均無統(tǒng)計學意義(均為P>0.05)，見表2。

表1 3組基線資料比較

表2 3組心率指標與心律失常的比較

表3 3組HRV指標的比較

2.3 3組HRV指標比較

3組HRV指標比較，差異均有統(tǒng)計學意義(均為P<0.01)。與平原組比較，高原組代表總頻率的SDNN和代表交感神經(jīng)張力的超低頻指標SDANN明顯降低(均為P<0.01)。與高原組比較，急進高原組代表迷走神經(jīng)張力的高頻指標PNN50、RMSSD和代表總頻率的HRVTI均明顯降低(P<0.01)。所有HRV指標急進高原組均低于平原組(均為P<0.05)，見表3。

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)急進4 000 m海拔高原后，健康青年男性HRV各指標較平原受試者均明顯降低；與習服后高原組比較，急進高原組以代表迷走神經(jīng)張力指標PNN50、RMSSD和HRVTI降低為主；而與平原組比較，習服后高原組以代表交感神經(jīng)張力指標SDNN和SDANN降低為主。急進高原組的總心搏數(shù)和心率均明顯增加，而3組間心律失常發(fā)生率比較無顯著性差異。

急進4 000 m海拔高原后，受試者血氧飽和度明顯降低。既往研究同樣發(fā)現(xiàn)，急進2 300～4 200 m海拔高原，血氧飽和度在20～30 min內(nèi)明顯降低，預測急性高原反應的敏感度為80%[9]。而次極量運動后的血氧含量(基于血紅蛋白和血氧飽和度)是急性高原反應較好的預測因子[10]。

HRV是短暫序列連續(xù)心跳的變化，反映交感和副交感神經(jīng)活性的平衡，受機體生理和病理情況的影響，是相互依存的調節(jié)系統(tǒng)的一種緊急特性，是反映心腦相互作用和自主神經(jīng)系統(tǒng)動態(tài)的神經(jīng)心功能測量指標[11-12]。運動、站立和冠狀動脈或腦動脈缺血會影響交感神經(jīng)活性和HRV低頻成分；而寒冷會影響副交感神經(jīng)活性和HRV高頻成分[13-14]。交感活性的增強和迷走活性的降低可以促發(fā)室性心動過速、降低心室顫動閾值并加重心肌缺血。HRV降低與全因死亡率、炎癥反應密切相關，是心肌梗死后死亡風險的預測指標之一[15-16]。急進高原后，隨著海拔高度的增加和氧濃度的降低，發(fā)生急性高原病的比例越來越多[17-19]。研究發(fā)現(xiàn)，應用頻譜法測定的HRV高頻成分降低20%和低頻/高頻比值增大是急進3 000 m海拔高原后發(fā)生急性高原反應的危險因素[20]。

本研究發(fā)現(xiàn)，習服高原環(huán)境的受試者中，超低頻和總頻率指標明顯降低，而超低頻成分的主要來源是心率的晝夜節(jié)律振蕩，且這些振動的幅度和頻率是通過傳出的交感神經(jīng)活動來調節(jié)的，晝夜節(jié)律、核心體溫、新陳代謝、激素和心臟固有節(jié)律均可影響低頻節(jié)律，可導致頻率低于0.04 Hz的低頻節(jié)律[11]。而急進高原的受試者，出現(xiàn)HRV各項指標的明顯降低，與習服高原組相比高頻指標降低明顯。這一變化規(guī)律與既往研究報道類似，在高海拔地區(qū)，徒步旅行者HRV高頻成分顯著降低，而在低海拔地區(qū)以低頻成分降低為主[21]。考慮急進高原后所有頻率水平的HRV指數(shù)均降低，可能是自主神經(jīng)逐步調節(jié)所致，交感神經(jīng)首先調節(jié)，在進一步急進高海拔地區(qū)后迷走神經(jīng)占主導。

本研究發(fā)現(xiàn)，健康青年男性急進高原后所有頻率水平的HRV指數(shù)均降低，可能是自主神經(jīng)逐步調節(jié)所致；高原環(huán)境習服后交感神經(jīng)首先調節(jié)，在進一步急進高海拔地區(qū)后迷走神經(jīng)占主導，為急進高原對自主神經(jīng)系統(tǒng)活動的影響提供了理論依據(jù)。但本研究人群局限，只針對健康青年男性進行了研究，且時間跨度較長，所選樣本量偏小，下一步可擴大研究群體范圍，招募志愿者同期研究，以期獲得更易推廣的理論依據(jù)。

利益沖突：無