CHANGES IN HEMODYNAMICS, GAS EXCHANGE AND HEART RATE VARIABILITY AMONG YOUNG CAUCASIAN MEN UNDER RE-BREATHING: PART 2

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction: Studying physiological mechanisms of resistance to the effects of extreme environmental factors on the human body is on the top of research agenda related to active development of the Arctic regions of Russia. Aim: To assess changes in hemodynamics, gas exchange and heart rate variability during re-breathing among young men from the continental and coastal areas of North-Eastern Russia. Methods: In total, 271 young men aged 17-21 years with different resistance to hypoxic-hypercapnic exposure and who are permanent residents of the continental (Susuman) and coastal (Magadan) zones of the Magadan region participated in a cross-sectional study. Physiological parameters were estimated using "VARICARD" device, tonometer and "NPK Carbonic" gas analyzer. Results: We present the difference in oxygen levels at rest and during re-breathing taking into account correlations in the clusters. This analysis allowed us to propose an empirical formula for calculating the degree of allostatic adaptive load (AL) experienced by the body of a young male Caucasian born in the Far North-East of Russia. Residents of Magadan had AL values of 20.2 and 55.8 units for high- low resistant individuals, respectively. The corresponding values for Susuman residents were 26.5 and 55.9 units. Conclusion: Greater values of AL for high resistant residents of the continental area compared to the residents of the coastal zone may be explained by climatic factors. In addition, low resistant continental residents have AL twice as high their high resistant counterparts. As for low resistant subjects, no difference was observed in the AL values across the areas. Our approach with readjustments in hemodynamic, heart rate and gas analysis as well as with the structures of correlations in the intersystem clusters can provide quantitative assessment of the severity of climatic effects in the process of adaptation of humans to environmental extremes.

About the authors

A. L. Maksimov

Scientific Research Center "Arktika", Fareastern Branch of the Russian Academy of Sciences; Institute of Physiology, Komi Science Centre, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Magadan

I. V. Averyanova

Scientific Research Center "Arktika", Fareastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: inessa1382@mail.ru
кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Лаборатории физиологии экстремальных состояний Magadan

References

  1. Агаджанян Н. А., Чижов А. Я. Гипоксические, гипокапнические и гиперкапнические состояния. М.: Медицина, 2003. 93 с
  2. Баевский Р. М., Иванов Г. Г., Чирейкин Л. В., Гаврилушкин А. П., Довгалевский П. Я., Кукушкин Ю. А., Миронова Т. Ф., Прилуцкий Д. А., Семенов А. В., Федоров В. Ф., Флейшман А. Н., Медведев М. М. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (методические рекомендации) // Вестник аритмологии. 2001. № 24. С. 65-83
  3. Белишева Н. K., Петров В. Н. Проблема здоровья населения в свете реализации стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации // Труды Кольского научного центра. 2013. T. 6, № 19. C. 152-173
  4. Бокерия Л. А., Бокерия О. Л., Волковская И. В. Вариабельность сердечного ритма: методы измерения, интерпретация, клиническое использование // Анналы аритмологии. 2009. Т. 6, № 4. С. 21-27
  5. Боровиков В. П. Statistica. Искусство анализа данных на компьютере: для профессионалов (2-е изд.). СПб.: Питер, 2003. 688 с
  6. Бочаров М. И. Терморегуляция организма при холодовых воздействиях (обзор). Сообщение 1 // Вестник Северного (Арктического) федерального университета. Серия: Медико-биологические науки. 2015. № 1. С. 5-15
  7. Гудков А. Б., Попова О. Н., Небученных А. А. Новоселы на Европейском Севере. Физиолого-гигиенические аспекты. Архангельск: Изд-во СГМУ, 2012. 285 с
  8. Казначеев В. П. Современные аспекты адаптации. Новосибирск: Наука, 1980. 192 с
  9. Кривощеков С. Г., Балиоз Н. В., Некипелова Н. В., Капилевич Л. В. Возрастные, гендерные и индивидуально-типологические особенности реагирования на острое гипоксическое воздействие // Физиология человека. 2014. Т. 40, № 6. С. 34-45. doi: 10.7868/S0131 16461406006X
  10. Куликов В. Ю., Ким Л. Б., Казначеев В. П. Кислородный режим при адаптации человека на Крайнем Севере. Новосибирск: Наука, 1987. 157 c
  11. Максимов А. Л., Романов К. В., Борисенко Н. С. Информативность пробы с ререспирацией при отборе лиц, устойчивых к сочетанному действию экстремальных факторов // Известия академии наук Кыргызской Республики. 2019. № 4. С. 34-37
  12. Максимов А. Л., Аверьянова И. В. Информативность пробы с ререспирацией для оценки устойчивости организма юношей к сочетанному действию гипоксии и гиперкапнии // Российский физиологический журнал имени И. М. Сеченова. 2017. Т. 103, № 9. С. 1058-1068
  13. Максимов А. Л., Аверьянова И. В. Перестройки вариабельности кардиоритма у лиц с различными исходными типами вегетативной регуляции в процессе ререспирации // Российский физиологический журнал имени И. М. Сеченова. 2016. Т. 102, № 5. С. 606-617
  14. Малкин В. Б., Гиппенрейтер Е. Б. Острая и хроническая гипоксия. М.: Наука, 1977. 320 с
  15. Околито Н. Н., Бутова О. А. Активность звеньев регуляторного механизма кардиоритма юношей Центрального федерального округа в условиях Южного федерального округа России // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина. 2008. № 7. С. 487-491
  16. Рожков В. П., Трифонов М. И., Бекшаев С. С., Белишева Н. К., Пряничников С. В., Сороко С. И. Оценка влияния геомагнитной и солнечной активности на биоэлектрические процессы мозга человека с помощью структурной функции // Российский физиологический журнал имени И. М. Сеченова. 2016. Т. 102, № 12. С. 1479-1494
  17. Федоров В. Н. Вегетативная регуляция кардиоритма у лиц юношеского возраста, проживающих в неблагоприятных экологических условиях Северного Казахстана // Вестник Российского yнивеpситета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2007. № 3. С. 54-60
  18. Хаснулин В. И. Введение в полярную медицину. Новосибирск: СО РАМН, 1998. 337 с
  19. Юрьев В. В., Симаходский А. С., Воронович Н. Н., Хомич М. М. Рост и развитие ребенка. СПб.: Питер, 2008. 272 с
  20. Якубович И. А. Геоэкологические особенности Магаданской области. Магадан: Кордис, 2002. p. 179
  21. Bertalanffy L. Von an Outline of General System Theory. British Journal for the Philosophy of Science. 1950, 1, pp. 134-165. https://doi.org/10.1093/bjps/L2.134
  22. Goldberger A. Is the normal heartbeat chaotic or homeostatic? News in Physiological Sciences. 1991, 6, pp. 8791. https://doi.org/10.1152/physiologyonline.1991.6.2.87
  23. Grossman P., Wilhelm F. H., Spoerle M. Respiratory sinus arrhythmia, cardiac vagal control, and daily activity. American Journal of Physiology Heart and Circulatory Physiology. 2004, 287 (2), p. 29. https://doi.org/10.1152/ ajpheart.00825.2003
  24. Malliani A., Pagani M., Lombardi F. Importance of appropriate spectral methodology to assess heart rate variability in the frequency domain. Hypertension. 1994, 24, pp. 140141. https://doi.org/10.1161/01.hyp.24.1.140
  25. Maximov A. L. Adaptive potential and features of functional changes in people with different levels of tolerance to hypoxia at high altitude and in high latitudes Reports. Reports ISEB’95. Benjing, China, 1995, pp. 96-103.
  26. Maximov А. L. Informative value of changes in hand skin temperature in response to hypoxic exposure. Human Physiology. 2005, 31 (3), pp. 337-345.
  27. McEwen B. S., Wingfield J. C. The concept of allostasis in biology and biomedicine. Horm Behav. 2003, 43, pp. 2-15. https://doi.org/10.1001/archinte.1997.004404001 11013
  28. Perini R., Orizio C., Baselli G., Cerutti S., Veicsteinas A. The influence of exercise intensity on the power spectrum of heart rate variability. European Journal of Applied Physiology. 1990, 61, pp. 143-148. https://doi.org/l0.1007/bf00236709
  29. Sassi R., Cerutti S., Lombardi F., Malik M., Huikuri H. V. Advances in heart rate variability signal analysis: joint position statement by the e-Cardiology ESC Working Group and the European Heart Rhythm Association co-endorsed by the Asia Pacific Heart Rhythm Society. Ep Europace, 2015, 17, pp. 1341-1353. https://doi.org/10.1093/ europace/euv015
  30. Seeman T. E., Singer B. H., Rowe J. W, Horwitz R. I., McEwen B. S. Price of adaptation-allostatic load and its health consequences. Arch Intern Med. 1997, 157, pp. 2259-2268. https://doi.org/10.1161/01.hyp.24.1.140
  31. Shamailov B. T., Paton J. Evaluating the physiological significance ofrespiratory sinus arrhythmia: looking beyond ventilation-perfusionefficiency. J. Physiol. 2012, 590 (8), pp. 1989-2008. https://doi.org/10.1113/ jphysiol.2011.222422
  32. Sidorenko L, Kraemer J. F., Wessel N. Standard heart rate variability spectral analysis: does it purely assess cardiac autonomic function? Europace. 2016, 18, p. 1085. https:// doi.org/10.1093/europace/euw078
  33. Sterling P., Eyer J. Allostasis: A new paradigm to explain pathology. Handbook of life stress cognitionand health. N. Y., John Wiley and Sons, 1988, pp. 629-649. https://doi.org/10.1016/s0018-506x (02)00024-7
  34. Yasuma F., Hayano J. Respiratory sinus arrhythmia: why does the heart beat synchronize with respiratory rhythm? Chest J. 2004, 125 (2), pp. 683-690. https://doi.org/10.1378/ chest.125.2.683
  35. Young A., Lee D. T. Aging and human cold tolerance Exp. Aging Res. 1997, 23. pp. 45-67. https://doi. org/10.1080/03610739708254026

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2021 Maksimov A.L., Averyanova I.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


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».