Особенности стажевой динамики вариабельности ритма сердца у работников предприятия по переработке калийной руды

Введение. В настоящее время нарушение вариабельности ритма сердца рассматривается в качестве одного из основных патогенетических механизмов повреждающего действия поллютантов, связанного с воздействием на сердечно-сосудистую систему.

Цель исследования — изучение особенностей влияния вегетативной нервной системы (ВНС) на вариабельность ритма сердца (ВРС) у работников предприятия по переработке калиевой руды, подвергающихся воздействию поллютантов промышленного происхождения (мелкодисперсные фракции пыли калия хлорида, формальдегид, гексан, гептан) с оценкой динамики изменений в зависимости от стажа работы, установление причинно-следственных связей нарушений вариабельности сердечного ритма с экспозицией химических соединений.

Материалы и методы. Объектом исследования были 140 работников предприятия по переработке калийной руды, отнесённые к группе наблюдения, и 76 работников административно-технического аппарата, составившие группу сравнения. Из воздуха рабочей зоны проводился отбор проб на содержание предельных углеводородов (гексан, гептан), определялась концентрация паров формальдегида, устанавливалось присутствие мелкодисперсных частиц РМ_2,5 и РМ₁₀. Исследование биологических сред (кровь, моча) работающих на предприятии включало определение формальдегида в крови, гексана и гептана в моче. Оценка вариабельности ритма сердца осуществлялась на компьютерном электрокардиографе «Поли-Спектр-8/ЕХ» с помощью кардиоритмографической программы методом временного анализа, вариационной пульсометрии и спектрального анализа.

Результаты. Концентрация мелкодисперсных частиц в воздухе на рабочих местах группы наблюдения превышала по РМ_2,5 в 12–111 раз, по РМ₁₀ в 5,6–74,6 раза таковую для рабочих мест группы сравнения. Концентрация в воздухе формальдегида, гексана и гептана не превышала гигиенических нормативов. В группе наблюдения относительно группы сравнения концентрация формальдегида в крови была выше в 1,5 раза (р<0,001), концентрация в моче гексана — в 1,2 раза (р=0,011), гептана — в 1,3 раза (р=0,046). Установлено, что при стаже до 10 лет концентрация формальдегида в крови работников группы наблюдения было в 1,4 раза выше таковой в группе сравнения (р=0,011), при стаже более 10 лет — в 1,7 раза (р=0,005). В моче работников группы наблюдения со стажем работы до 10 лет установлено превышение относительно группы сравнения гексана в 1,3 раза (р=0,026). Анализ данных ВРС (временного, спектрального анализа, оценки типов исходного вегетативного тонуса) групп наблюдения и сравнения не выявил значимых межгрупповых различий (р>0,05). С увеличением стажа работы в группе наблюдения прослеживается достоверное уменьшение значений показателей временного анализа (SDNN, мс, RMSSD, мс, рNN50, %, СV, %), тогда как в группе сравнения статистически значимым было уменьшение только CV, %; значения индекса напряжения (ИН) усл. ед., АМо, % достоверно увеличивались (р=0,03 и р=0,003 соответственно). Установлена статистически значимая связь вероятности увеличения ИН в зависимости от содержания гептана в моче (b₀=0,22; b₁=10,6; F=21,5; R²=0,09; р=0,0001) и формальдегида в крови (b₀=0,02; b₁=6,55; F=69,6; R²=0,25; р=0,0001) у обследованных работников.

Выводы. У работников группы наблюдения с увеличением стажа работы происходит снижение ВРС, значимое увеличение вклада в регуляцию сердечной деятельности симпатического отдела ВНС, активация центральных эрготропных и гуморально-метаболических механизмов, тенденция к уменьшению парасимпатических влияний. Метод логистического регрессионного анализа установил статистически значимую связь вероятности увеличения индекса напряжения в зависимости от содержания гептана в моче и формальдегида в крови у обследованных работников.

1. Abdelnabi M.H. Cardiovascular Clinical Implications of Heart Rate Variability. Int. J. Cardiovasc. Acad. 2019; 5: 37-41. https://doi.org/10.4103/IJCA.IJCA_36_18

2. Urbanik D., Podgórski M., Mazur G. Heart rate variability - clinical significance. Fam. Med. Prim. Care Rev. 2018; 20(1): 87-90. https://doi.org/10.5114/fmpcr.2018.73710

3. Billman G.E., Huikuri H.V., Sacha J., Trimmel K. An introduction to heart rate variability: methodological considerations and clinical applications. Front. Physiol. 2015; 6: 55. https://doi.org/10.3389/fphys.2015.00055

4. Camm A., Malik M., Bigger J., Breithardt G., Cerutti S., Cohen R. et al. Heart rate variability: Standards of measurement, physiological interpretation and clinical use. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Circulation. 1996; 93: 1043-1065. https://doi.org/10.1161/01.CIR.93.5.1043

5. Sacha J. Interaction between heart rate and heart rate variability. Ann. Noninvasive Electrocardiol. 2014; 19, 207-216. https://doi.org/10.1111/anec.12148

6. Goldenberg I., Goldkorn R., Shlomo N., Einhorn M., Levitan J., Kuperstein R., Klempfner R., Johnson B. Heart Rate Variability for Risk Assessment of Myocardial Ischemia in Patients Without Known Coronary Artery Disease: The HRV-DETECT (Heart Rate Variability for the Detection of Myocardial Ischemia) Study. Journal of the American Heart Association. 2019; 8. (24): e014540. https://doi.org/10.1161/JAHA.119.014540

7. Compostella L., Lakusic N., Compostella C., Truong L.V., Iliceto S., Bellotto F. Does heart rate variability correlate with long-term prognosis in myocardial infarction patients treated by early revascularization? World journal of cardiology. 2017; 9(1): 27-38. https://doi.org/10.4330/wjc.v9.i1.27

8. Brateanu A. Heart rate variability after myocardial infarction: what we know and what we still need to find out. Curr Med Res Opin. 2015; 31: 1855-60. https://doi.org/10.1185/03007995.2015.1086992

9. Coviello I., Pinnacchio G., Laurito M., Stazi A., Battipaglia I., Barone L., Mollo R., Russo G., Villano A., Sestito A. et al. Prognostic role of heart rate variability in patients with ST-segment elevation acute myocardial infarction treated by primary angioplasty. Cardiology. 2013; 124: 63-70. https://doi.org/10.1159/000345779

10. La Rovere M.T., Pinna G.D., Maestri R., Barlera S., Bernardinangeli M., Veniani M., Nicolosi G.L., Marchioli R., Tavazzi L. Autonomic markers and cardiovascular and arrhythmic events in heart failure patients: still a place in prognostication? Data from the GISSI-HF trial. Eur. J. Heart Fail. 2012; 14(12): 1410-9. https://doi.org/10.1093/eurjhf/hfs126

11. Chen C.H., Huang P.W., Tang S.C. et al. Complexity of heart rate variability can predict stroke-in-evolution in acute ischemic stroke patients. Sci Rep. 2015; 5(17552): 1-5. https://doi.org/10.1038/srep17552

12. Saito I., Takata Y., Maruyama K., Eguchi E., Kato T., Shirahama R., Tomooka K., Kawamura R., Sano M., Tabara Y., Osawa H., Tanigawa T. Association Between Heart Rate Variability and Home Blood Pressure: The Toon Health Study. American Journal of Hypertension. 2018; 31(10). 1120-6. https://doi.org/10.1093/ajh/hpy100

13. Carthy E.R. Autonomic dysfunction in essential hypertension: A systematic review. Ann Med Surg. 2013; 3(1): 2-7. https://doi.org/10.1016/j.amsu.2013.11.002

14. Franklin B.A., Brook R., Pope C.A. Air pollution and cardiovascular disease. Curr. Probl. Cardiol. 2015; 40: 207-238. https://doi.org/10.1016/j.cpcardiol.2015.01.003

15. Sanidas E.J., Papadopoulos P.D., Grassos H., Velliou M., Tsioufis R., Barbetseas J. Air pollution and arterial hypertension. A new risk factor is in the air. J. Am. Soc. Hypertens. 2017; 11: 709-715. https://doi.org/10.1016/j.jash.2017.09.008

16. Park S.K., Auchincloss A.H., O'Neill M.S., Prineas R., Correa J.C., Keeler J., Barr R.G., Kaufman J.D., Diez Roux A.V. Particulate air pollution, metabolic syndrome, and heart rate variability: the multi-ethnic study of atherosclerosis (MESA). Environmental health perspectives. 2010; 118(10): 1406-11. https://doi.org/10.1289/ehp.0901778

17. Pieters N., Plusquin М., Cox B., Kicinski M., Vanronsveld J., Nawrot T.S. An epidemiological appraisal of the association between heart rate variability and particulate air pollution: a meta-analysis. Heart. 2012; 98: 1127-1135. https://doi.org/10.1136/heartjnl-2011-301505

18. Cosselman K.E., Navas-Acien A., Kaufman J.D. Environmental factors in cardiovascular disease. Nat. rev. cardiol. 2015; 12: 627-642. https://doi.org/10.1038/nrcardio.2015.152

19. Zanobetti A., Stone P.H., Speizer F.E., Schwartz J.D., Coull B.A., Suh H.H., Nearing B.D., Mittleman M.A., Verrier R.L., Gold D.R. T-wave alternans, air pollution and traffic in high-risk subjects. The American journal of cardiology. 2009; 104(5): 665-670. https://doi.org/10.1016/j.amjcard.2009.04.046

20. Cakmak S., Dales R., Kauri L.M., Mahmud M., Ryswyk K.V., Vanos J. et al. Metal composition of fine particulate air pollution and acute changes in cardiorespiratory physiology. Environ. Pollut. 2014; 189: 208-14. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2014.03.004

21. Lee M.S., Eum K.D., Fang S.C., Rodrigues E.G., Modest G.A., Christiani D.C. Oxidative stress and systemic inflammation as modifiers of cardiac autonomic responses to particulate air pollution. International journal of cardiology. 2014; 176(1): 166-70. https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2014.07.012

22. Anderson H.R., Armstrong B., Hajat S., Harrison R., Monk V., Poloniecki J., Timmis A., Wilkinson P. Air pollution and activation of implantable cardioverter defibrillators in London. Epidemiology. 2010; 21(3): 405-13. https://doi.org/10.1097/EDE.0b013e3181d61600

23. Langrish J.P., Watts S.J., Hunter A.J., Shah A.S., Bosson J.A., Unosson J., Barath S., Lundbäck M., Cassee F.R., Donaldson K., Sandström T., Blomberg A., Newby D.E., Mills N.L. Controlled exposures to air pollutants and risk of cardiac arrhythmia. Environ Health Perspect. 2014; 122(7): 747-53. https://doi.org/10.1289/ehp.1307337

24. Niu Z., Liu F., Li B., Li N., Yu H., Wang Y., Tang H., Chen X., Lu Y., Cheng Z., Liu S., Chen G., Zhang Y., Xiang H. Acute effect of ambient fine particulate matter on heart rate variability: an updated systematic review and meta-analysis of panel studies. Environ Health Prev Med. 2020; 25(1): 77. https://doi.org/10.1186/s12199-020-00912-2

25. Buteau S., Goldberg M.S. A structured review of panel studies used to investigate associations between ambient air pollution and heart rate variability. Environ Res. 2016; 148: 207-47. https://doi.org/10.1016/j.envres.2016.03.013

26. Liao D., Shaffer M.L., Rodriguez-Colon S., He F., Li X., Wolbrette D.L., Yanosky J., Cascio W.E. Acute adverse effects of fine particulate air pollution on ventricular repolarization. Environ Health Perspect. 2010 Jul; 118(7): 1010-5. https://doi.org/10.1289/ehp.0901648

27. Sivagangabalan G., Spears D., Masse S., Urch B., Brook R.D., Silverman F. et al. The effect of air pollution on spatial dispersion of myocardial repolarization in healthy human volunteers. J. Am. Coll. Cardio. 2011; 57: 198-206. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2010.08.625

28. Barbosa C.M.G., Terra-Filho M., de Albuquerque A.L.P., Di Giorgi D., Grupi C. et al. Burnt Sugarcane Harvesting - Cardiovascular Effects on a Group of Healthy Workers, Brazil. Plos One. 2012; 7(9): e46142. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0046142

29. Weichenthal S., Kulka R., Bélisle P., Joseph L., Dubeau A., Martin C., Wang D., Dales R. Personal exposure to specific volatile organic compounds and acute changes in lung function and heart rate variability among urban cyclists. Environmental Research. 2012; 118: 118-23. https://doi.org/10.1016/j.envres.2012.06.005

30. Mizukoshi A., Kumagai K., Yamamoto N., Noguchi M., Yoshiuchi K., Kumano H., Sakabe K., Yanagisawa Y. In-situ Real-Time Monitoring of Volatile Organic Compound Exposure and Heart Rate Variability for Patients with Multiple Chemical Sensitivity. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2015; 12(10): 12446-65. https://doi.org/10.3390/ijerph121012446