Seasonal indicators of catecholamines, acetylcholine, thyroid hormones levels and functional parameters of the cardiovascular system in males in the european north of Russia

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

It is known about sympathetic and parasympathetic regulation of the heart activity and thyroid gland. At the same time, information about seasonal changes in these processes in the conditions of the European North is practically absent. We have analyzed the seasonal changes in the levels of catecholamines, acetylcholine, thyroid hormones and functional parameters of the cardiovascular system, taking into account the temperature of the atmosphere, as the leading factor determining the comfort of the external environment for human life activity. The same group of men (group I) (n = 20) was examined − practically healthy male population of Arkhangelsk (64°32'24" NL) in seasons of the year with contrasting temperatures: summer (June) and winter (December) with the determination of the blood level of catecholamines in the blood (dopamine, adrenaline, norepinephrine), acetylcholine and thyroid hormones (triiodothyronine (T3), thyroxine (T4), free triiodothyronine (fT3), free thyroxine (fT4), thyroid-stimulating hormone (TSH), thyroxine-binding globulin (TBG)). The same group of men (group II) (n = 16) was examined in Syktyvkar (61°40'35" NL) They were highly qualified cross-country skiers with a cyclic load on the body during the preparation for national competitions in winter, in December (cross-country skiing) and in summer, in July (roller skiing) with the determination of heart rate and blood pressure. The study of the autonomic nervous system was conducted on military personnel of the 2nd month of their compulsory service serving in Syktyvkar (group III) (n = 14), conscripted from the central Russia, as well as on students (group IV) (n = 14), residents of Syktyvkar using the Ashner-Danyini test. It is shown that in December, compared with June, practically healthy men of group I have a decreased level of thyroid hormones, dopamine, acetylcholine in the peripheral blood with an increase in low values of adrenaline and a tendency to increase the acetylcholine/adrenaline (ACh/adrenaline) and acetylcholine/dopamine (ACh/dopamine) indices, which is probably due to a decrease in the activity of the sympathoadrenal system. In men of group II involved in cross-country skiing, in winter, compared with summer, lower values of systolic-diastolic blood pressure are established and a pronounced tendency to slow down the heart rate is found. In practically healthy men of group III and group IV, mobilization of the body in response to physical activity is accompanied by an increase in the inhibitory effect of the vagus on the chronotropic function of the heart. It is assumed that this type of modification of the activity of regulatory systems is aimed at minimizing the energy costs of an organism living in seasonally unfavorable conditions of high latitudes, where the deficit of solar insolation in winter is accompanied by a cold atmosphere.

About the authors

E. V. Tipisova

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the RAS

Email: tipisova@rambler.ru
Arkhangelsk, Russia

B. F. Dernovoy

Institute of Physiology Komi Science Centre of the Ural Branch of the RAS

Email: tipisova@rambler.ru
Syktyvkar, Russia

V. I. Prosheva

Institute of Physiology Komi Science Centre of the Ural Branch of the RAS

Email: tipisova@rambler.ru
Syktyvkar, Russia

V. N. Zyabisheva

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the RAS

Email: tipisova@rambler.ru
Arkhangelsk, Russia

V. A. Alikina

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the RAS

Email: tipisova@rambler.ru
Arkhangelsk, Russia

A. E. Elfimova

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the RAS

Author for correspondence.
Email: tipisova@rambler.ru
Arkhangelsk, Russia

References

  1. Dernovoy B.F., Prosheva V.I. [The cardiovascular system in conditions of the changing hemodynamic load of humans in the North]. Syktyvkar: FRC Komi SC UB RAS, 2024. 168 р.
  2. Dorshakova N.V., Karapetyan Т.А. Features of northern inhabitants pathology // Hum. Ecol. 2004. № 6. Р. 48.
  3. Belisheva N.K., Martynova A.A. [Integrated approach for detecting the causes of morbidity of children's population in the Kola North] // Vestn. Ural. Med. Akad. Nauki. 2019. V. 16. № 2. P. 78.
  4. Borovac J.A., D'Amario D., Bozic J., Glavas D. Sympathetic nervous system activation and heart failure: Current state of evidence and the pathophysiology in the light of novel biomarkers // World J. Cardiol. 2020. V. 12. № 8. Р. 373.
  5. Franco R., Reyes-Resina I., Navarro G. Dopamine in health and disease: much more than a neurotransmitter // Biomedicines. 2021. V. 9. № 2. Р. 109.
  6. Yablonsky P.K., Polyakova V.О., Drobintseva А.О. et al. [Neuroimmunoendocrinology of the respiratory system current status of the problem] // Usp. Fiziol. Nauk. 2020. V. 51. № 1. P. 46.
  7. Molodovskaya I.N. [Dopaminergic system and its relationship with the hypothalamic-pituitary-gonadal and hypothalamic-pituitary-thyroid systems (revi- ew)] // Sib. Nauch. Med. Zh. 2020. V. 40. № 6. P. 34.
  8. Bucolo C., Leggio G.M., Drago F., Salomone S. Dopamine outside the brain: The eye, cardiovascular system and endocrine pancreas // Pharmacol. Ther. 2019. V. 203. P. 107392.
  9. Sam C., Bordoni B. Physiology, acetylcholine. USA, Florida: StatPearls Publishing LLC, 2020. PMID: 32491757.
  10. Barabash L.V. [Biorhythmological aspects of hormonal regulation] // Ross. Fiziol. Zh. Im. I.M. Sechenova. 2017. V. 103. № 4. Р. 361.
  11. Kuz'menko N.V., Tsyrlin V.A., Pliss M.G. [Seasonal dynamics of melatonin, prolactin, sex hormones and adrenal hormones in healthy people: A meta-analysis] // Zh. Evol. Biokhim. Fiziol. 2021. V. 57. № 3. Р. 202.
  12. Ziegelasch N., Vogel M., Siekmeyer W. et al. Seasonal variation of blood pressure in children // Pediatr. Nephrol. 2021. V. 36. № 8. Р. 2257.
  13. Balashova S.N., Samodova A.V., Dobrodeeva L.K., Belisheva N.K. Hematological reactions in the inhabitants of the Arctic on a polar night and a polar day // Immun. Inflamm. Dis. 2020. V. 8. № 3. Р. 415.
  14. Poskotinova L.V. [Vegetative regulation of heart rhythm and endocrine status of young people in the European North of Russia]. Ekaterinburg: UB RAS, 2010. 232 р.
  15. Kochan T.I., Shadrina V.D., Potolitsyna N.N. et al. Integrated evaluation of the influence of a northern environment on human metabolism and physiological and psychoemotional states // Human Physiology. 2008. V. 34. № 3. Р. 356.
  16. Kuzmenko N.V., Tsyrlin V.A., Pliss M.G., Galagud- za M.M. Seasonal fluctuations of blood pressure and heart rate in healthy people: A meta-analysis of panel studies // Human Physiology. 2022. V. 48. № 3. Р. 313.
  17. Bolotnova T.V., Tyapkin A.V., Solovyova E.N. et al. [Assesment of climatic, geographical and pharmacological features in the treatment of arterial hypertension among residents of the Far North] // Farmakoekonom.: Teor. Prakt. 2019. V. 7. № 1. Р. 22.
  18. Sinyakova N.A., Bazhenova E.Yu., Kulikova E.A. et al. С1473G variant in tryptophan hydroxylase 2 gene and the sensitivity of the dopamine system to short photoperiod in mice // Mol. Biol. 2020. V. 54. № 1. P. 60.
  19. Sadykova G.S. [Seasonal features of functional activity of endocrine systems in residents of mountains] // Bull. Sci. Pract. 2021. V. 7. № 7. P. 141.
  20. Korolev V.I., Piskun T.M. The role of physical training in adaptation students cold climate / Proceedings of the XI Conference Annual all–russian research and practical conference with international participation, 24th – 26th november, 2016, St. Petersburg // Health – the base of human potential: problems and ways to solve them. 2016. V. 11. № 1. P. 317.
  21. Hasanova K.G. Hormone and glucose dynamics at physical exertion, at photoperiodic factor and hypoxia // Israel J. Ecol. Evol. 2019. V. 65. № 3. Р. 111.
  22. Miles-Novelo A., Anderson C.A. Climate change and psychology: Effects of rapid global warming on violence and aggression // Curr. Clim. Change Rep. 2019. V. 5. Р. 36.
  23. Ehrlich V.V. [The athlete and his seasonal biorhythms in places of continuous accommodation in the conditions of the megalopolis of South Ural] // Bulletin of the South Ural State University. Series: Education, Healthcare Service, Physical Education. 2013. V. 13. № 1. Р. 52.
  24. Bernal-Rey D.L., Cantera C.G., dos Santos Afonso M., Menéndez-Helman R.J. Seasonal variations in the dose-response relationship of acetylcholinesterase activity in freshwater fish exposed to chlorpyrifos and glyphosate // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2020. V. 187. P. 109673.
  25. Lychkova A.E. [Nervous regulation of thyroid function] // Vestn. Ross. Akad. Med. Nauk. 2013. V. 68. № 6. Р. 49.
  26. Sheikhi S., Aghazadeh R., Sayyadi H. et al. The effects of choline supplementation in mothers with hypothyroidism on the alteration of cognitive–behavioral, long‐term potentiation, morphology, and apoptosis in the hippocampus of pre‐pubertal offspring rats // Int. J. Dev. Neurosci. 2024. V. 84. № 2. Р. 109.
  27. Ziemssen T., Siepmann T. The investigation of the cardiovascular and sudomotor autonomic nervous system — a review // Front. Neurol. 2019. V. 10. Р. 53.
  28. Tipisova E.V., Zyabisheva V.N., Alikina V.A. et al. [Study of the photoperiodic dynamics of the peripheral dopamine content in comparison with the thyroid profile in various groups of men from the European North] // Probl. Endocrinol. 2024. V. 70. № 2. Р. 11.
  29. Tsibulnikov S., Maslov L., Voronkov N., Oeltgen P. Thyroid hormones and the mechanisms of adaptation to cold // Hormones. 2020. V. 19. № 3. Р. 329.
  30. Pereira S.S., Lobato C.B., Monteiro M.P. Cell signaling within endocrine glands: thyroid, parathyroids and adrenal glands / Tissue-Specific Cell Signaling. Switzerland: Springer Nature, 2020. Р. 63.
  31. Kristal-Boneh E., Froom P., Harari G. et al. Summer-winter differences in 24 h variability of heart rate // J. Cardiovasc. Risk. 2000. V. 7. № 2. P. 141.
  32. Kose S., Aytemir K., Can I. et al. Seasonal variation of P-wave dispersion in healthy subjects // J. Electrocardiol. 2002. V. 35. № 4. P. 307.
  33. Watanabe E., Kuno Y., Takasuga H. et al. Seasonal variation in paroxysmal atrial fibrillation documented by 24-hour Holter electrocardiogram // Heart Rhythm. 2007. V. 4. № 1. P. 27.
  34. Takigawa M., Noda T., Shimizu W. et al. Seasonal and circadian distributions of ventricular fibrillation in patients with Brugada syndrome // Heart Rhythm. 2008. V. 5. № 11. P. 1523.
  35. Manuylov I.V. [Seasonal dynamics of skiers myocardial bioelectric activity in European North] // Hum. Ecol. 2014. № 3. Р. 14.
  36. Dernovoj B., Nuzhny V., Prosheva V. Seasonal variation of right heart function in elite skiers-racers: an echocardiographic study // Eur. J. Appl. Physiol. 2022. V. 122. № 5. P. 1261.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».