Хроноструктура биоритмов сердца и факторы внешней среды

1. Активность  ферментов, определяемая в супернатанте, обозначалась как свободная или  неседиментируемая активность - NSA.

2. Активность ферментов,  определяемая в обогащенном лизосомном осадке и доступная для субстрата, характеризовалась как доступная активность – EA.

3. После дезинтеграции  мембран лизосом методом замораживания  и оттаивания (С. Buya et al., 1978) определялась общая активность – CA.

 

4.2. Результаты тестов на нормальность распределения

 

         Как уже отмечалось в Главе  2 (2.1.7 и 2.1.8.), для корректного выбора  статистического метода исследований и выявления зависимостей исследуемых харакетристик от внешних факторов  необходимо было произвести оценку распределения значений исследуемых медицинских параметров. Следует отметить, что из анализа распределения параметров сразу же можно сделать предварительный вывод о том, сколько функциональных систем участвует в формировании и регуляции данного параметра. Если, например, параметр имеет  нормальное или близкое к нормальному распределение, то он, по всей очевидности, задействован в одной функциональной системе. Если распределение существенно отличается от нормального, то можно с уверенностью утверждать, что параметр задействован в нескольких функциональных системах одновременно. 

      На основе  обобщения результаты тестов  на нормальность распределения  данных в рассматриваемом эксперименте, была построена круговая диаграмма (Рис.10), из которой видно, что 83% рассматриваемых параметров в течение года имеют значения, не подчиняющиеся нормальному закону распределения.

 

Рис. 10. Характер распределения данных в годичной выборке и в каждый сезон отдельно (черным цветом обозначены показатели, имеющие нормальное распределение).

 

       Как свидетельствуют  наши исследования, нормальное распределение  за годичный цикл имеют только параметры APMAX, VPREALLV, AHCO₃, VHCO₃. Перечисленные параметры имеют ненормальное распределение только в один из четырех сезонов, главным образом, осенью и зимой.  Для VPREALLV – это зимний сезон, для APMAX- осень, для AHCO₃, VHCO₃  - осень и зима соответственно. Очевидно, можно предположить, что данные показатели являются “ведущими” в тех функциональных системах, которые заняты их регулированием, и их роль в течение года не изменяется. Функциональная система, поддерживающая оптимальный для метаболизма уровень артериального давления, включает в себя сразу несколько типов регуляции: гемодинамический, нервный, гуморальный. Функциональная система, поддерживающая оптимальный для метаболизма уровень рН в крови, включает в себя несколько буферных систем. Судя по характеру распределения, карбонатный буфер является наиболее стабильным. 

          В каждый  сезон отдельно отношение нормально рапределенных параметров к параметрам с ненормальным распределением существенно изменяется. Так ненормальное распределение имеют 75% параметров в весенний период, 71% параметров в летний период, 83% в осенний период и 58% в зимний сезон (Рис. 10).

 

4.3. Проверка на достоверность существования сезонных вариаций

 

         Проведенный в предыдущем параграфе  анализ свидетельствует, что   большая часть изучаемых параметров не подчиняется нормальному распределению. В то же время, как уже отмечалось,  в книге Чибисова С.М., Овчинниковой Л.К. и Бреус Т.К. (1998) были выявлены выраженные сезонные эффекты в используемых здесь функциональных характерисиках кроликов  линейными статистическими методами, фактически опирающимися на гипотезу о нормальности их распределения.  Поэтому на первом этапе анализа в данной работе была осуществлена проверка наличия сезонных различий с помощью непараметрического рангового критерия Краскела – Уоллиса. 

Было сделано  предположение, что различия значений показателей, полученных в ходе эксперимента в разные сезоны, случайны, и данные являются выборками из непрерывного распределения с равными медианами. Таким образом, была сформулирована нулевая гипотеза для сезонных вариаций. Для всех переменных был вычислен Н-критерий Краскела-Уоллиса.

 

 

Таблица 6

Значения H-критерия Краскела Уоллиса при сравнении сезонных выборок.

	Н	p
APMAX	61,08668	<0,001
APMIN	89,33652	<0,001
PP	25,07897	<0,001
VPMAXLV	54,11562	<0,001
VPMAXRV	43,66946	<0,001
VPREALLV	41,87890	<0,001
VPREALRV	52,77515	<0,001
AHB	69,77460	<0,001
APH	65,61493	<0,001
APCO2	165,3053	<0,001
APO2	17,84444	<0,001
AHCO3.	50,43850	<0,001
AВЕ.	29,04999	<0,001
VHB	80,12029	<0,001
VPH	48,96745	<0,001
VPCO2	174,6138	<0,001
VPO2	144,8991	<0,001
VHCO3	55,36164	<0,001
VВЕ.	26,06209	<0,001
AVPO2	56,70123	<0,001
CA	184,8797	<0,001
NSA	201,8960	<0,001
EA	225,1454	<0,001
AP	203,5003	<0,001

 

 

           Из Таблицы следует, что во  всех случаях Н-критерий превышал  критические значения (см. Главу 2),  p< 0,001. Таким образом, гипотеза об отсутствии сезонных различий должна быть отклонена: у всех показателей имеются статистически значимые существенные сезонные различия.  Отсюда можно было заключить, что наличие сезонных вариаций не является артефактом, вызванным применением в книге Чибисова С.М., Овчинниковой Л.К. и Бреус Т.К. (1998) параметрических методов, опирающихся на гипотезу о нормальности. Очевидно, что параметры характеризуются достаточно сильными связями, и качественные выводы, полученные в Главе 4 упомянутой книги,  можно считать справедливыми, несмотря на ограниченность использованных авторами методов. 

           В данной работе для выявления  сезонных различий в значениях  функциональных показателей сердечно-сосудистой системы кроликов были применены непараметрические методы статистики. В целом применение непараметрических методов, основанных на рангах, незначительно загрубляет результаты, делая анализ менее чувствительным к выбросам. Тем не менее, такие методы успешно выделяют главные закономерности, а также вскрывают  многофункциональные дополнительные связи, не выявляемые линейными методами.

 

4.4. Результаты кластерного  анализа сезонных изменений структуры  связей между показателями.

 

Изучение структуры  сезонных связей исследуемых характеристик сердечно-сосудистой системы и активности лизосомных ферментов печени кроликов проводилось по описаной  в разделе 2.1.8. Главы 2 методике кластерного анализа.

Для исследования были выбраны  группы по 120 животных в каждый сезон.

 

4.4.1. Весенний сезон

 

 

Рис.11. Дендрограмма, изображающая результаты кластерного анализа  показателей в весенний сезон, полученная методом Уорда.

 

Как можно видеть из Рис.11, параметры, связанные с поддержанием активной реакции крови (VHCO₃- уровень НСО₃ в венозной крови_., VBE- избыток оснований в венозной крови_., AHCO_3., AВЕ_., VPH_., APH_.) а также показатели APCO₂ и VPCO₂ (парциальное давление СО₂ в артериальной и венозной крови)  образуют плотный кластер (темная штриховка на рисунке), наиболее удаленный от остальных показателей. Второй кластер состоит из показателей активности лизосомных ферментов печени  (NSA, EA,CA) и части показателей газового состава (APO₂  , VPO_2- - парциального давления О₂ в артериальной и венозной крови).

Отдельный кластер образуют показатели, характеризующие деятельность сердечно-сосудистой системы. В него группируются показатели артериального давления (APMAX_., APMIN_.), пульсовое давление PP и показатель VPMAXLV- внутрижелудочковое давление максимальное в левом желудочка). Далее присоединяются остальные показатели внутрижелудочкового давления VPMAXRV (то же, но в правом желудочке сердца), VPREALLV VPREALRV (внутрижелудочковые давления реальные в левом и правом желудочках сердца), напряжение кислорода в венозной крови VPO₂ с показателем геомагнитной активности АР и показатели гемоглобина в венозной и артериальной крови (VHB, AHB_.). Необходимо отметить, что наиболее тесная связь среди показателей внутрижелудочковых давлений отмечена между показателями правого желудочка.

Факторный анализ, проведенный с данными весенней выборки, выделил 7 главных факторов. Первый фактор объединяет показатели VHCO_3., VBE_., AHCO_3., ABE_., VPH, APH_.. Второй – показатели внутрижелудочкового давления. Третий - показатели лизосомной активности CA, EA, NSA. Четвертый –параметры VPCO_{2 .} и APCO₂ . Пятый - показатели гемоглобина. Шестой – артерио-венозную разницу и напряжение кислорода в артериальной крови.  Седьмой – артериальное и пульсовое давление.

Таким образом, факторный анализ в  весенний сезон выделяет те же структурные  элементы, что и кластерный анализ по методу Уорда.

 

4.4.2. Летний сезон.

 

 

Рис.12. Дендрограмма, отображающая результаты кластерного анализа  показателей в летний сезон, полученная методом Уорда.

 

Как можно видеть из Рис.12, параметры, связанные с поддержанием активной реакции крови (VHCO₃, VВЕ_., AHCO_3., AВЕ_., VPH, APH) образуют плотный кластер, наиболее удаленный от остальных показателей. Второй кластер состоит из показателей лизосомной активности (CA, NSA, EA), объединенных с показателями кислорода (AVPO₂, APO_2., VPO₂) и показателями гемоглобина в венозной и артериальной крови (VHB_., AHB_.).

Отдельные кластеры образуют показатели, характеризующие деятельность сердечно-сосудистой системы. В первый кластер группируются показатели артериального давления (АDMAX, АDMIN_.) и пульсовое давление PP. Второй кластер содержит все показатели внутрижелудочковых давлений (VPMAXRV, VPMAXLV, VPREALLV, VPREALRV). В летний сезон показатели внутрижелудочковых давлений объединены попарно в симметричную структуру, что, очевидно, свидетельствует о синхронности регуляторных процессов в сердце. В кластер показателей сердечно-сосудистой системы входит кластер, содержащий показатели VPCO₂ , APCO₂. _.В этот кластер также входит показатель геомагнитной активности AP.

Факторный анализ, проведенный с данными летней выборки, выделил 8 главных факторов. Первый фактор объединяет показатели VHCO_3., VВЕ_., AHCO_3., AВЕ_., VPH, APH_.. Второй – параметры VPCO_2. и APCO₂. Третий - показатели внутрижелудочкового давления. Четвертый – артериальное и пульсовое давление. Пятый - показатели лизосомной активности CA, NSA, EA. Шестой – артерио-венозную разницу и напряжение кислорода в артериальной крови.  Седьмой - показатели гемоглобина. Восьмой - напряжение кислорода в венозной крови.

Таким образом, факторный анализ в летний сезон выделяет те же структурные элементы, что и кластерный анализ по методу Уорда. Этот факт подтверждает достоверность классификации показателей.

 

4.4.3. Осенний сезон

 

 

Рис. 13. Дендрограмма, отображающая результаты кластерного  анализа показателей в осенний сезон, полученная методом Уорда.

 

Как видно из Рис.13, параметры, характеризующие поддержание активной реакции крови (VHCO₃, VВЕ, AHCO_3., AВЕ, VPH_., APH) а также показатели APCO₂ и VPCO_2. образуют плотный кластер, значительно удаленный от остальных показателей. Второй кластер состоит из показателей лизосомной активности (CA, NSA, EA), показателей VPO₂ и АР, а также показателей AVPO₂ и APO₂ .

Отдельный кластер образуют показатели, характеризующие деятельность сердечно-сосудистой системы. В него группируются показатели артериального давления (ADMAX, ADMIN_.), пульсовое давление PP и показатель VPMAXLV. Далее присоединяются показатели гемоглобина в венозной и артериальной крови (AHB, VHB_.) и остальные показатели внутрижелудочкового давления (VPMAXRV, VPREALRV, VPREALLV). Необходимо отметить, что наиболее тесная связь среди показателей внутрижелудочковых давлений снова отмечена между показателями правого желудочка.

Факторный анализ, проведенный  с данными осенней выборки, выделил 7 главных факторов. Первый фактор объединяет показатели VHCO_3., VВЕ, AHCO₃, AВЕ_., VPH, APH. Второй – показатели внутрижелудочкового давления. Третий - показатели лизосомной активности СА, NSA и EА. Четвертый –параметры VPCO₂ и APCO₂. Пятый - артерио-венозную разницу по кислороду. Шестой – показатели гемоглобина.  Седьмой – артериальное и пульсовое давление.

Таким образом, факторный анализ в осенний сезон  выделяет те же структурные элементы, что и кластерный анализ по методу Уорда. Это свидетельствует о  достоверности классификации, полученной методами кластерного анализа.

 

4.4.4. Зимний сезон.

 

Рис. 14. Дендрограмма, отображающая результаты кластерного анализа  показателей в зимний сезон, полученные методом Уорда.

 

Параметры, связанные  с поддержанием активной реакции крови (VHCO₃, VВЕ_., AHCO_3., AВЕ, VPH, APH_.) образуют плотный кластер (Рис. 14), наиболее удаленный от остальных показателей. Второй кластер состоит из показателей парциального давления углекислого газа в крови (VPCO₂ , APCO_2.), показателей геомагнитной активности AP и VPO₂, показателей лизосомной активности (CA, NSA, EА). Последними ко второму кластеру  присоединяются показатели AVPO₂ и APO₂ .

Отдельные кластеры образуют показатели, характеризующие деятельность сердечно-сосудистой системы. В первый кластер группируются показатели артериального давления (АDMAX, АDMIN) и показатели гемоглобина в венозной и артериальной крови (VHB, AHB_.). Второй кластер содержит все показатели внутрижелудочковых давлений (VPMAXLV, VPMAXRV, VPREALRV, VPREALLV) и пульсовое давление PP. В зимний сезон показатели внутрижелудочковых давлений объединены попарно в симметричную кластерную структуру.