Функция щитовидной железы, биоэлектрическая активность головного мозга и вариабельность ритма сердца у больных артериальной гипертонией

Артериальная гипертония (АГ) остается важнейшей медико-социальной проблемой во всем мире и является основным фактором риска высокой заболеваемости, смертности и ивалидизации населения от сердечно-сосудистых заболеваний [1].

Взаимодействие тиреотропного гормона (ТТГ) и тиреоидных гормонов (ТГ), центральной (ЦНС), вегетативной нервной, сердечно-сосудистой систем существенно влияет на все фундаментальные процессы, определяющие гомеостаз [2].

За последнее десятилетие все больше данных свидетельствует о том, что колебания ритма α-диапазона играют активную роль в формировании сложных когнитивных функций и эмоций [3].
Альфа-активность способствует переработке информации, активации парасимпатической нервной системы и кровообращения головного мозга, снижает возбуждение лимбической системы [4].
Важным аспектом согласованности пространственно-ритмической активности ЦНС является сердечно-сосудистая нейрональная афферентация на подкорковые и корковые структуры, оказывающие влияние на частоту сердечных сокращений, артериальное давление (АД), когнитивные ресурсы мозга и психоэмоциональные факторы [5].

ТТГ и ТГ оказывают прямое влияние на электрофизиологические свойства нейронов и мембран клеток, продукцию энергии в нейронах, дифференциацию и миелинизацию нейронов и глиальных клеток, учувствуют в синаптогенезе. ТГ влияют на продукцию энергии нервной ткани, а уровень циркулирующего тироксина (Т4) необходим для нормального функционирования и созревания нервных клеток [6]. ТГ учувствуют в терморегуляции, влияют на метаболизм, регуляцию скорости поглощения тканями кислорода, стимулируют синтез многих структурных белков, ферментов и гормонов в организме, участвуют в синтезе оксида азота и многих других процессах [7].

Мозг обеспечивает автономную регуляцию продукции трийодтиронина (Т3) и тетрайодтиронина/тироксина (Т4), изменение концентрации которых может не определяться в плазме крови, но влиять на церебральный гомеостаз и проявляться только в изменении показателей биоэлектрической активности головного мозга. Проведенные за последнее время исследования результатов электроэнцефалографии (ЭЭГ) показали существенные изменения амплитудно-частотных характеристик ритмов ЭЭГ при АГ [8].

Изменение концентрации ТТГ и ТГ, функции ЦНС и вегетативной нервной системы наряду с нарушениями ритма сердца и параметров гемодинамики являются ключевыми факторами становления, течения АГ и развития ее осложнений [9].

Однако до настоящего времени многие вопросы о влиянии ТТГ и ТГ на активность α-ритма головного мозга и их взаимосвязи с параметрами вариабельности ритма сердца (ВРС) и гемодинамики остаются недостаточно изученными.

Цель — изучить содержание ТТГ и ТГ, частотно-амплитудные показатели α-ритма головного мозга, параметры ВРС, гемодинамики и их взаимосвязи у больных АГ и здоровых лиц.

Материал и методы

В клинических и амбулаторных условиях обследовано 145 пациентов: 75 больных АГ 2 ст. (39 мужчин и 36 женщин); средний возраст — 52,8±3,2 года; индекс массы тела (ИМТ) — 25,2±0,5 кг/м², длительность течения АГ — 6,7±1,6 лет и 70 здоровых лиц (34 мужчин и 36 женщин); средний возраст — 46,5±3,5 лет; ИМТ — 24,2±0,7 кг/м². Группы сопоставимы по полу, возрасту и ИМТ.

Исследование проводилось в соответствии с этическими принципами Хельсинкской декларации (2008г), с трехсторонним соглашением по Надлежащей клинической практике (ICH GCP). Исследование одобрено локальным этическим комитетом (Протокол № 63 от 27.03.2014г). Все обследованные пациенты подробно ознакомлены с методиками исследований, получено информированное согласие для дальнейшего проведения исследований.

Диагноз АГ, стратификацию факторов риска и оценку общего риска проводили в соответствии с рекомендациями, изложенными в докладе Рабочей группы по лечению артериальной гипертонии Европейского общества гипертонии и Европейского общества кардиологов, 2018г (ESC/ESH — European Society of Cardiology/European Society of Hypertension) [10].

Критерии невключения в исследование: больные АГ 3 ст. III стадии; лица с признаками острых и/или обострения хронических воспалительных заболеваний; пациенты с функциональными или органическими нарушениями ЦНС; с острыми нарушениями мозгового кровообращения и черепно-мозговыми травмами в анамнезе; с симптоматической гипертензией; с заболеваниями щитовидной железы; лица, принимающие лекарственную терапию, влияющую на показатели ЭЭГ, АД и концентрацию ТГ.

Всем пациентам проведено клиническое и инструментальное обследование, выполнено биохимическое исследование. Оценка функционального состояния сердечно-сосудистой системы проведена с использованием электрокардиографа “Nihon Cohden FQW210-3” (Япония), эхокардиографа “ACUSON Antares SMS” (США) по общепринятой методике, суточных портативных носимых мониторов ЭКГ и АД — МЭКГ-ПН-МС “ДМС” — “СОЮЗ”, “ДМС-Передовые технологии” (Россия). Анализ средневзвешенной вариабельности ритма (СВВР, мс), амплитуду моды, линейную скорость кровотока (LV, см/ сек), скорость распространения пульсовой волны (СРПВ, м/с) рассчитывали в пакете программы “Союз 2012”. Системную динамическую реакцию (SDR, ед.), определяли по формуле: SDR=САД+ДАД)×АМо/ЧСС, ед., где САД — систолическое АД, ДАД — диастолическое АД, Амо — амплитуда моды, ЧСС — частота сердечных сокращений. Для стандартизации условий все исследования проводились в первой половине дня и синхронно.

ЭЭГ проводили на аппаратно-программном комплексе “ЭЭГ-2000, Мицар-201”, (Россия) в состоянии спокойного бодрствования в 21 моно- и 18 биполярных отведениях с объединенными ушными референтными электродами в полосе частот 1-35 Гц. Для оценки рассчитывали индекс α-ритма (%). В отфильтрованном спектре рассчитывали: усредненную для каждого пациента амплитуду (мкВ), частоту (кол./с), спектральную мощность α-ритма и частотно-амплитудное отношение (ЧАО), ед. Межзональные и межполушарные различия оценивали по асимметрии амплитуды и спектральной мощности (СМ) α-ритма. Векторы α-ритма и их распространение определяли по 3-мерному амплитудному картированию. Обработку и расчеты показателей ЭЭГ проводили в программе “ЭЭГ-2010, Мицар-201”.

В плазме крови определяли концентрацию ТТГ, свободного трийодтиронина (fТ3), свободного тироксина (fТ4), антител к тиреоидной пероксидазе (АТ-ТПО), методом твердофазного иммуноферментного анализа с использованием реактивов “Алкор-Био”, (Россия). Результаты рассчитывали на микропланшетном анализаторе “Stat-Fax-2100”, Awareness Technology Inc. (США). Для оценки тканевого дейодирования рассчитывали индекс периферической конверсии (ИПК) = fТ4/fТ3, интегральный тиреоидный индекс (ИТИ=fТ3+fТ4/ТТГ), активность оси щитовидная железа — гипофиз по отношению (fТ3/ТТГ) и отношению (fТ4/ТТГ).

Полученные результаты обрабатывались параметрическими и непараметрическими методами статистики с использованием пакета программы “Statistica v.10.01. StatSoft Inc.”. Данные представлены в виде средних арифметических значений (M) ± стандартная ошибка среднего (m). Статистическую значимость различий определяли по t-критерию Стьюдента и критерию Вилкоксона. Для оценки взаимосвязей между показателями α-ритма применен метод множественного регрессионного анализа. Значимость факторов в уравнениях регрессии оценивали по частным коэффициентам эластичности (Е). Корреляции Пирсона анализировались между всеми показателями для исключения автокорреляций (rxy>0,65) и мультиколлинеарности. Все полученные результаты обработаны на ПК. Различия считались статистически значимыми при уровне р<0,05.

Результаты и обсуждение

Показатели фоновой записи ЭЭГ у больных АГ отличались от показателей в группе здоровых лиц величиной амплитуды, частотой, индексом, СМ α-ритма и его топографией и образом. У 69 (92%) больных АГ выявлено достоверное различие по сравнению с группой здоровых лиц, как зональных, так и межполушарных значений амплитуды α-ритма со сниженным фронто-окципитальным градиентом. Образ α-ритма у больных АГ: с низкой синусоидальностью волн, слабо структурированный в веретена, неустойчивый с зональными различиями. Форма веретен α-ритма: с низкой крутизной и низким пиком осцилляций, пиковые α-волны заостренные с нарушением альтерации по сравнению с группой здоровых лиц.

Средние значения амплитуды α-ритма были более низкими у всех больных АГ по сравнению с группой здоровых лиц. Более низкие значения амплитуды и СМ α-ритма фиксировались у больных АГ во всех отведениях от корковых зон. При спектральном анализе у больных АГ на ЭЭГ выявлено нарушение зонального и межполушарного распределения α-ритма, снижение амплитуды α-ритма во всех отведениях, амплитудная межполушарная асимметрия (до 18%). Частота α-ритма у больных АГ снижена по сравнению с группой здоровых лиц во всех отведениях от корковых зон (таблица 1). Различия между группой больных АГ и группой здоровых лиц по ЧАО были статистически значимы во всех отведениях. СМ α-ритма у больных АГ ниже во всех отведениях и значительно ниже в теменных и затылочных отведениях по сравнению с группой здоровых лиц. Средняя амплитуда у больных АГ была ниже, чем у здоровых лиц. Средний индекс α-ритма у больных АГ был снижен по сравнению с группой здоровых лиц. Векторы α-ритма в группе больных АГ смещены в центральные отведения справа, правую височную и теменные доли. В группе здоровых лиц смещение вектора α-ритма было не выражено и локализовано в затылочных долях. Полученные данные могут свидетельствовать о более высоком уровне неспецифической активации коры со снижением амплитудно-частотных характеристик α-ритма с нарушением пространственно-временной согласованности α-активности коры головного мозга у больных АГ.

Таблица 1

Амплитудно-частотные показатели α-ритма в группе здоровых лиц и больных АГ (M±m)

Примечание: * — статистическая значимость различий между группами p<0,05. O1, O2 — отведения от затылочных отведений корковых зон.

Показатели СВВР, АМо, САД, ДАД, SDR, СРПВ, LV у здоровых лиц и у больных АГ 2 степени представлены в таблице 2. СВВР у больных АГ на 30% ниже, а АМо и SDR выше в 2,1 и 2,2 раза, соответственно (p<0,01 в обоих случаях), СРПВ выше на 27%, (p<0,01), LV выше на 11% по сравнению с группой здоровых лиц.

Таблица 2

Показатели ВРС и гемодинамики в группе здоровых лиц и больных АГ 2 степени (M±m)

Примечание: * — статистическая значимость различий между группами p<0,05.

Концентрация ТТГ, fT3, fT4, ИПК, ИТИ, индексы щитовидная железа-гипофиз, АТ-ТПО у здоровых лиц и у больных АГ 2 ст. приведены в таблице 3. Содержание ТТГ у больных АГ достоверно ниже на 50%. Содержание fТ3 и fТ4 снижено по сравнению с группой здоровых лиц на 38% и 18%, соответственно. Индекс fТ3/ТТГ выше в группе больных АГ на 7%, индекс fТ4/ТТГ на 28%. ИПК выше в группе больных АГ по сравнению с группой здоровых лиц на 17%, а ИТИ и АТ-ТПО выше на 24% и 26%, соответственно.

Таблица 3

Показатели концентрации гормонов ТТГ, ТГ, АТ-ТПО и индексов в группе здоровых лиц и больных АГ 2 степени (M±m)

Примечания: * — статистическая значимость различий между группами p<0,05.

Из приведенных данных видно, что у больных АГ на фоне более низкой концентрации ТТГ, fТ3, fТ4 снижены амплитудно-частотные характеристики α-ритма, ВРС и увеличены САД, ДАД, АМо, SDR, СРПВ, LV и АТ-ТПО.

При проведении множественного корреляционного анализа в группе больных АГ установлены прямые взаимосвязи между амплитудой и частотой α-ритма в теменных и затылочных отведениях (P3, P4, O1, O2; r=0,379 -0,415; p<0,01). В группе здоровых лиц эти взаимосвязи были более сильные (r=0,575-0,718; p<0,01). Между ЧАО в группе больных АГ выявлены прямые взаимосвязи во всех отведениях (r=0,752-0,868; p<0,001). Коэффициенты корреляции у больных АГ незначительно снижались от лобно-полюсных отведений (Fp1, Fp2) к затылочным отведениям (O1, O2), что свидетельствует о слабовыраженном фронто-окципитальном градиенте. Выявленные взаимосвязи амплитудночастотных характеристик и образа α-ритма в группе больных АГ могут свидетельствовать о нарушении регуляции в интегративных отделах ЦНС.

Для изучения взаимосвязей между концентрацией ТТГ, ТГ, показателями α-ритма, ВРС и показателями гемодинамики был проведен регрессионный анализ. Уравнения множественной регрессии представлены как зависимость переменных:
Y=f (βX)+ε,
где: X=(X1, X2, .., Xn) — вектор факторных признаков (объясняющих переменных); β — вектор параметров (подлежащих определению); Y — результативный признак (объясняемая переменная); ε — случайная ошибка (отклонение). 

Эмпирическое уравнение множественной регрессии представлено в виде:
Y=b0+b1X1+b2X2+b3X3+b4X4+b5X5+ b6X6+e, где b₀ — свободный член, определяющий значение Y в случае, когда все факторные признаки Xj=0. Относительные частные коэффициенты эластичности определяли по формуле: Ei=bi*(Xi_m/Y_m) — где bi — коэффициент регрессии, Xi_m — среднее значение факторного признака, Y_m — среднее значение результативного признака. Коэффициент Ei показывает, на сколько процентов изменится признак Y при изменении фактора Xi на 1 единицу от своего среднего уровня при фиксированном положении других факторов. Если Ei>1, он оказывает существенное влияние на признак Y, если Ei<1, он мало влияет на объясненную вариацию признака Y.

Уравнения множественной регрессии для больных АГ и здоровых лиц для выяснения зависимостей: Y(ТТГ)=b1X1(O1)+b2X2(O2)+b3X3(fT3)+b4X4(fT4)+ +b5X5(САД)+b6X6(CВВР);
Y(fT3)=b1X1(O1)+b2X2(O2)+b3X3(ТТГ)+b4X4(LV)+ +b5X5(САД)+b6X6(CВВР);
Y(fT4)=b1X1(O1)+b2X2(O2)+b3X3(ТТГ)+b4X4(LV)+ +b5X5(САД)+b6X6(СВВР);
Y(САД)=b1X1(O1)+b2X2(O2)+b3X3(ТТГ)+ +b4X4(fT3)+b5X5(fT4)+b6X6(СВВР), где: Y — результативный признак; (Х1-Х6) — факторные признаки; b — коэффициент регрессии; (O1, O2) — амплитуда α-ритма от затылочных отведений.

Анализ представленных уравнений показал у больных АГ влияние на ТТГ следующих факторов: амплитуды α-ритма в отведениях O1, O2, концентрации fТ3, fТ4, уровня САД, СВВР.

Y=ТТГ: X1 (r=-0,575; p<0,01, E1=-1,6); X2 (r= -0,545; p<0,01, E2=-1,8); X3 (r=-0,519; p<0,01, E3= -1,1); X4 (r=-0,508; p<0,01, E4=-7,4); X5 (r=0,416; p<0,01, E5>10); X6 (r=0,425; p<0,01; E6=12, R² =0,867). Существенно влияют на объясненную вариацию результативного признака Y факторы X4, X5, X6.

Зависимость концентрации fТ3 от амплитуды α-ритма в O1, O2, концентрации fТ4, ТТГ, уровня САД, СВВР: fТ3=Y: X1 (r=0,527; p<0,01, E1=10); X2 (r=0,518; p<0,01, E2=8,2); X3 (r=0,762; p<0,01, E3=-0,31); X4 (r=-0,539; p<0,01, E4=-1,7); X5 (r= -0,599; p<0,01, E5=-1,9); X6 (r=-0,474; p<0,01; E6>10; R² =0,879). Существенно влияют на объясненную вариацию признака Y fТ3 факторы X1, X2, X6.

Зависимость концентрации fТ4 от амплитуды α-ритма в O1, O2, уровня САД, ТТГ, СВВР: fТ4=Y: X1 (r=0,472; p<0,01, E1=1,8); X2 (r=0,479; p<0,01, E2=1,9); X3 (r=-0,708; p<0,01, E3=-0,1); X4 (r=-0,434; p<0,01, E4=7,87); X5 (r=0,534; p<0,01, E5=7,87); X6 (r=-0,396; p=0,02; E6>-10; R² =0,857). На вариацию результативного признака YfТ4 оказывают существенное влияние факторы X4, X5, X6.

Зависимость уровня САД от амплитуды α-ритма в O1, O2, концентрации ТТГ, fТ3 fT4, СВВР: САД=Y: X1 (r=-0,462; p<0,01, E1=-6,9); X2 (r= -0,543; p<0,01, E2=-6,7); X3 (r=0,462; p<0,01, E3=2,6); X4 (r=-0,478; p<0,01, E4=-0,2); X5 (r= -0,463; p<0,01, E5=-0,48); X6 (r=-0,533; p<0,01; E6=-4,5; R² =0,797). На вариацию результативного признака Y оказывают существенное влияние факторы X1, X2, X3, X6. Аналогичные взаимосвязи у здоровых лиц слабо выражены или отсутствуют.

Аналогичные уравнения регрессии рассчитаны для частоты и СМ α-ритма у всех обследованных пациентов, которые не приводятся ввиду большого объема данных. Всего рассчитано 48 уравнений регрессии, из которых приводятся статистически значимые по относительным частным коэффициентам эластичности (E>1).

В мозговой ткани происходят процессы дейодирования T4 в T3 для активации ферментов и окислительных процессов в нейронах. Передние отделы правого полушария доминируют в сердечно-сосудистой афферентации. Усиление α-активности в правой передней области головного мозга может свидетельствовать о сохранности оптимальных таламокортикальных и нейровисцеральных связей у больных АГ [11] [12].

Изменения биоэлектрической активности головного мозга в значительной степени зависят от уровня АД, степени АГ и активности ТТГ и ТГ. При высоком уровне АД, высокой концентрации ТТГ и низкой концентрации ТГ у больных АГ возрастает вклад регуляторных влияний субкортикальных и гипоталамических структур. При длительном повышении АД на фоне снижения ТТГ и ТГ возрастает роль каудальных отделов ствола мозга с последующим истощением таламических и гипоталамических влияний [13].

Выраженные изменения показателей ТГ и ЭЭГ свидетельствуют о стойком гормональном и вегетативном дисбалансе, прогрессирующем при высоких цифрах АД и длительном течении АГ. Значительное преобладание симпатических влияний, снижение ТТГ и ТГ в плазме, снижение ВРС у больных АГ ассоциировано с высоким риском поражений органов-мишеней, что значительно снижает их адаптационные возможности и качество жизни [14] [15].

Ограничения исследования: в работе не затрагивались другие актуальные проблемы электроимпульсной активности головного мозга у больных АГ разной степени. Высказанные гипотезы носят предположительный характер, а обсуждаемые взаимосвязи с учетом возрастной, суточной и сезонной вариабельности ВРС, ТТГ и ТГ сложно рассматривать с причинно-следственной точки зрения.

Заключение

Полученные данные позволяют предположить значимую роль ТТГ и ТГ и α-ритма в формировании гормональных и центральных регуляций при АГ. Это предположение обосновывается статистически значимыми различиями между группой здоровых лиц и больных АГ почти по всем изученным параметрам α-ритма, концентрации ТТГ и ТГ, показателей гемодинамики, ВРС и взаимосвязью частотно-амплитудных показателей α-ритма с ними.

Таким образом, у больных АГ снижена амплитуда, частота, СМ и индекс α-ритма с нарушением пространственно-временной согласованности, изменением векторов α-активности и наличием зональных и межполушарных различий. Изменения α-ритма у больных АГ свидетельствуют об увеличении активности ретикулярной формации, гипоталамических и субкортикальных структур. ТГ и гормоны щитовидной железы могут существенно влиять на частотно-амплитудные характеристики α-ритма, показатели гемодинамики и ВРС.