4. Генетические исследования деятельности сердечно-сосудистой системы

Кровяное давление. Оценки наследуемости кровяного давления, приводи­мые в разных работах, колеблются от 13% до 82% для сис­толического давления и от 0% до 64% для диастолического давления (цит. по Boomsma D., 1992), составляя в среднем 50% (Hopkins P., Williams R., 1989); при этом наследуемость показателей давления часто зависит от пола испытуемых. (Mcllhany M. et al., 1975; Schieken R. et al., 1989) и возраста (Province M., Rao D., 1985; Sims J. et al., 1986). Симс с соав­торами (Sims J. et al., 1986) обнаружили уменьшение влия­ния наследственных факторов на уровень диастолического давления у взрослых при переходе от молодого к зрелому возрасту (соответственно 68% и 38%) за счет увеличения вли­яния несистематической среды. Оценки наследуемости уров­ня кровяного давления в исследованиях семей, где родствен­ники различаются по возрасту, обычно ниже, чем в близне­цовых исследованиях, где оба близнеца имеют одинаковый возраст. В первом случае они составляют 19—45% для сис­толического и 15—52% для диастолического давления (Iselius L. et al., 1983; Rice Т. et al., 1989), во втором — 41—82% и 51—66% соответственно (Mcllhany M. et al., 1975; Bourhani N. et al., 1976; Slattery M. et al., 1988; Hunt S. et al., 1989;

Schieken R. et al., 1989).

Результаты исследования половых различий в уровне наследственной обусловленности кровяного давления в со­стоянии покоя неоднозначны. Макилани и соавторы (Mcllhany M. et al., 1975) при обследовании 200 пар близнецов в возра­сте около 14 лет обнаружили больший вклад генотипа в вариативность систолического и диастолического давления у девушек, по сравнению с юношами (в группе девушек — 78% и 61%, юношей — 41% и 56% соответственно). Шикен с со­авторами (Schieken R. et al., 1989), обследовав выборку из 251 пары близнецов в возрасте 11 лет, не обнаружили поло­вых различий в уровне наследуемости систолического дав­ления (66%). Для диастолического давления наблюдалось несколько большее влияние генотипа в группе мальчиков (64%), по сравнению с девочками (51%). Тамбс с соавторами (Tambs R. et al., 1992) не обнаружили половых различий в степени генетического контроля уровня давления на очень большой выборке испытуемых, составляющей около 75000 родственников различной степени родства.

К настоящему времени накоплено огромное количе­ство фактов, свидетельствующих о ритмичности большин­ства физиологических функций. В частности, Е.И.Заславс­кой и А.П.Великоиваненко выявлен ритм суточных колеба­ний показателей кровообращения: в полуденное и вечернее время наблюдается повышение систолического, среднего и пульсового давления, ночью — снижение этих показателей;

значимых колебаний диастолического АД в течение суток не наблюдается; венозное давление существенно повышает­ся в послеполуденные часы и мало изменяется в остальное время суток. Эти данные очень важны с практической точ­ки зрения, поскольку клинические наблюдения свидетель­ствуют о большей частоте нарушений ритма сердечной де­ятельности в ночное время.

Интересное исследование на близнецах было проведено Р.М.Заславской и И.Х.Олевским (1980). Для генетического анализа суточного ритма кровообращения авторы использова­ли данные 7 пар МЗ и 6 пар ДЗ близнецов. Определение пара­метров кровообращения проводили 8 раз в сутки через каждые 3 часа. Измеряли систолическое и диастолическое АД, сред­нее и пульсовое давление, ударный и минутный объем сердца, ЭКГ. В таблице приведены коэффициенты внутриклассовых корреляций в парах МЗ и ДЗ близнецов. Можно видеть, что наблюдается определенная динамика в уровне внутрипарного сходства. Можно предположить, что уровни систолического Давления ночью, утром и в полдень испытывают сильные генетические влияния. На рисунке 2 приведены графики суточ­ной динамики систолического АД у МЗ и ДЗ близнецов.

Рисунок 2

Суточная динамика систолического АД у монозиготных (а) и дизиготных (б) близнецов

Аналогичные закономерности наблюдаются для сред­него артериального давления. Авторы считают, что макси­мально сниженное систолическое, среднее и пульсовое АД в ночные и утренние часы (базальный уровень) генетически детерминировано и сложилось в ходе эволюции. Повышение АД, наблюдаемое обычно в послеполуденное время, опреде­ляется средовыми факторами, воздействие которых осуще­ствляется благодаря увеличению продукции гормонов коры надпочечников.

Таблица 1

Внутриклассовые корреляции показателей систолического АД в течение суток

Особый интерес представляют исследования природы вариативности реактивных изменений деятельности сердеч­но-сосудистой системы под влиянием психологических на­грузок. Это дает возможность оценить влияние наследствен­ных факторов на процессы адаптации. В ходе эволюции было выработано множество приспособительных реакций орга­низма на специфические раздражители внешней среды, в том числе такая общая реакция, как стресс. Стресс, или адап­тационный синдром, — стандартная неспецифическая реак­ция организма на чрезмерное раздражение. При стрессе уси­ливается деятельность адаптационных механизмов, обеспе­чивающих жизнеспособность индивида в изменившихся ус­ловиях внешней среды. Выделяют два типа стрессоров — физические и эмоциональные. При действии физических стрес­соров наступает непосредственное нарушение гомеостаза; в случае эмоциональных раздражителей нет действия собствен­но повреждающих факторов, но есть угроза повреждения. Стресс возникает только тогда, когда сложившаяся ситуа­ция оценивается как опасная. Е.И.Соколов и его коллеги (1980) провели специальное генетическое исследование изменения деятельности сердеч­но-сосудистой системы в ответ на эмоциональные нагрузки. В исследовании приняли участие 24 пары монозиготных и 15 пар дизиготных близнецов. В качестве эмоциональной нагрузки использовали ситуацию решения интеллектуальной задачи в условиях дефицита времени и воздействия раздражающих стимулов (свет, звук). У всех близнецов в состоянии покоя перед нагрузкой, в процессе решения задач (в начале, в середине и в конце) и через 10 минут после на­грузки измеряли артериальное давление (АД), ЧСС, запи­сывали реоэнцефалограмму (РЭГ) (РЭГ - запись динамики кровенаполнения сосудов головного мозга).

Результаты свидетельствуют о значительном влиянии генетических факторов как на систолическое, так и на диастолическое АД в состоянии покоя, причем для диастолического АД оно выражено сильнее. При нагрузке влияние генетических факторов на систолическое АД резко возрас­тает, тогда как для диастолического АД остается на пре­жнем уровне. Увеличение при нагрузке величины коэффици­ента наследуемости для систолического давления почти в 2 раза позволяет, по мнению авторов, сделать важный вывод:

под действием эмоциональной нагрузки мобилизуются гене­тически обусловленные адаптационные механизмы.

Когда АД измеряется спустя 10 минут после нагрузки, для систолического АД сохраняется высокий коэффициент наследуемости, тогда как для диастолического он уменьша­ется (таблица 2).

Таблица 2

Внутриклассовые корреляции показателей артериального давления при эмоциональной нагрузке (по Соколову Е.И. и др., 1980)

При анализе деятельности сердечно-сосудистой систе­мы при физической нагрузке авторами были выявлены похо­жие закономерности.

Исследование Д.Бумсма с соавторами (Boomsma D. et al., 1992), выполненное на большой выборке близнецов (160 пар в возрасте от 14 до 21 года), показало, что у женщин при нагрузках (задачи на время реакции и реше­ние задач) увеличивалась оценка наследуемости уровня как систолического, так и диастолического давления, в то время как у мужчин данная тенденция наблюдалась только для систолического давления. Диастолическое дав­ление мужчин при нагрузках контролировалось геноти­пом даже в меньшей степени, чем в покое. Для систоли­ческого давления у женщин и мужчин и для диастоличес­кого давления у женщин наблюдалось также влияние си­стематической среды, уменьшающееся при функциональ­ных нагрузках.

Частота сердечно-сосудистых сокращений (ЧСС). Анализ ЧСС в исследовании Е.И.Соколова и коллег (1980) показал, что в состоянии покоя сходство монозиготных близнецов лишь ненамного превышает сходство дизиготных, тогда как при нагрузке сходство МЗ заметно увеличивается, а сходство дизиготных близнецов уменьшается (таблица 3), что говорит об увеличении коэффициента наследуемости.

Таблица 3

Внутриклассовые корреляции показателей ЧСС при

эмоциональной нагрузке (по Соколову Е.И. и др., 1980)

Авторы полагают, что более интенсивное функциони­рование сердечно-сосудистой системы при нагрузке, ком­пенсируя возрастающие потребности тканей в кислороде, в первую очередь обеспечивает потребности центральной не­рвной системы. Действительно, уровень кровенаполнения сосудов головного мозга во время эмоционального напряжения несколько возрастает, а во время отдыха снижается. Оказалось, что в состоянии покоя для величин реографического индекса характерен определенный вклад генетических факторов в их вариативность, однако влияние генотипа зна­чительно увеличивается во время нагрузки и уменьшается после 10-минутного отдыха. Анализ времени кровенаполне­ния сосудов показал, что в состоянии покоя изменчивость этого показателя обусловлена средовыми факторами, а во время нагрузки — наследственными (таблица 4).

Таблица 4

Внутриклассовые корреляции показателей реографического индекса и времени кровенаполнения сосудов (по Соколову Е.И. и др.. 1980)

Сомсен с соавторами (1985) на близнецах исследовали влияние генетических факторов на форму реактивного изме­нения ЧСС. Фазическое изменение ЧСС представляет собой характерный паттерн, зависящий от конкретной задачи и обладающий высокой межиндивидуальной вариативностью. При этом паттерн реактивности, характерный для индивида, достаточно высоко стабилен. В исследовании Сомсена дава­лись пробы на время реакции (ВР).

Обычно при предъявлении предупреждающего сигнала (S1) происходит замедление ЧСС, затем ускорение, а перед предъявлением "пускового" (S2) сигнала — опять замедле­ние. Ситуация эксперимента представляла собой либо чис­тые пробы на ВР, либо такие же пробы, перемежающиеся задачами на вычисление в уме. Во втором случае, который можно рассматривать как более "стрессовую" ситуацию, корреляция волновой формы ЧСС-реакции была достоверно выше у МЗ, чем у ДЗ близнецов. В первой ситуации (толь­ко задачи на время реакции) различия между коэффициентами корреляции МЗ и ДЗ не были значимы. Авторы счита­ют возможной двоякую интерпретацию этих данных.

Во-первых, более низкая оценка наследуемости ЧСС-ре­акции в менее стрессовой ситуации может быть обусловлена не собственно меньшей наследуемостью признака, а большей ошибкой измерения, поскольку некоторыми исследователями была показана более высокая стабильность ЧСС-реакции в стрессовых условиях. Во-вторых, различия могут объясняться различной наследуемостью для параметров активности симпа­тической и парасимпатической систем. Предполагается, что ЧСС в задаче на время реакции определяется в основном ак­тивностью парасимпатической системы, а при стрессе (вычис­ления в уме) — симпатической. Вместе с тем существуют дан­ные о генотипическом контроле биохимических коррелятов активности именно симпатической нервной системы (Propping Р. et al., 1973, цит. по Somsen R. et al., 1985). Возможно, боль­ший вклад генотипа в ситуации перемежающегося предъявле­ния задач на ВР и на вычисление в уме связан с тем, что здесь преобладает активность симпатической вегетативной систе­мы, контролируемой генотипом.

Последнее предположение подтверждается и данными, полученными Б.И.Кочубеем при регистрации ЧСС в ситуаци­ях ориентировочной (ОР) и оборонительной (ОбР) реакций на звук (Кочубей Б.И., 1985, 1988). Для ОР типично преобладание фазы замедления ритма, физиологическим механизмом кото­рого является активность блуждающего нерва (парасимпати­ческая система), а психологическим коррелятом — "обращен­ность вовне". Для ОбР, наоборот, характерно симпатически обусловленное ускорение ритма, свидетельствующее об избе­гании стимула. Стимул 80 дБ вызывал уменьшение ЧСС, а при привыкании ОР наблюдалось относительное учащение ритма. Звук 105 дБ приводил к значительному увеличению ЧСС, а при повторении этого стимула отмечалось относительное сни­жение ЧСС.

Значительный вклад наследственных факторов фикси­ровался автором в случае изменения ЧСС в ответ на тон 105 ДБ (оборонительная реакция — ОбР) и отсутствовал для ЧСС-реакции на тон 80 дБ (ориентировочная реакция — ОР). Ве­личина привыкания, наоборот, была обусловлена генотипом только при звуке 80 дБ. Таким образом, генетические влия­ния наблюдались в ситуациях, в которых ведущую роль иг­рает симпатическая регуляция сердечного ритма (угашение ОР и первая реакция при ОбР), тогда как в ситуациях, ха­рактеризующихся парасимпатическим доминированием, ва­риативность ЧСС определялась исключительно средовыми факторами.

Сходство параметров сердечно-сосудистой деятельно­сти исследовалось также у сибсов (Ditto В., 1987). У 36 пар сибсов в состоянии покоя и при различных функциональных нагрузках измеряли ЧСС, систолическое и диастолическое давление крови, увеличение объема пальца при пульсации (Digital blood volume pulse — DBVP) и время прохождения пульсового импульса до уха (Ear Pulse Transite Time — ЕРТТ). Коэффициенты внутриклассовой корреляции для систоли­ческого, диастолического давления и ЧСС в состоянии по­коя составляли соответственно 0,62, 0,42 и 0,28. При функ­циональных нагрузках коэффициенты корреляции были ниже, но для диастолического давления, ЧСС и DBVP достигали значимости в различных условиях.

Д.Бумсма с коллегами (Boomsma D. et al., 1990) провели также исследование респираторной синусной аритмии у близ­нецов (РСА). РСА отражает циклические изменения ЧСС, со­провождающие дыхание. Частота сердечных сокращений обычно увеличивается при выдохе и уменьшается при вдохе. Чем больше амплитуда изменения ЧСС, тем выше РСА и тем сильнее парасимпатический контроль ЧСС. Выраженный пара­симпатический контроль ЧСС и, следовательно, высокая РСА являются признаком хорошего состояния как сердечно-сосуди­стой системы, так и ЦНС (Porges Р., 1985, цит. по Boomsma D. et al., 1990). В исследовании принимало участие 70 пар МЗ и 80 пар ДЗ близнецов. Как и в предыдущих работах, показа­тель РСА оценивался в покое и в условиях эмоционального стресса (два типа задач: на время реакции и на вычисления в уме). Генетический анализ данных показал, что при нагрузках около 50% фенотипической изменчивости РСА обусловлено генетическими факторами, тогда как в покое — лишь 25%.

Таким образом, видимо, правы Е.И.Соколов с коллега­ми, предполагая, что мобилизация при нагрузке генетичес-

ки обусловленных адаптационных механизмов приводит к увеличению показателей наследуемости в этих ситуациях.

Электрокардиограмма (ЭКГ). Генетическим исследованиям ЭКГ посвящены несколь­ко работ. В исследованиях, проведенных в СССР в начале тридцатых годов, было обнаружено, что изменчивость ЭКГ испытывает значительное влияние наследственности (Каба­ков И.Б., 1933; Кабаков И.Б., рыбкин И.А., 1934). Эти ре­зультаты подтверждаются и в более поздних работах, в ко­торых продемонстрировано значительное внутрипарное сход­ство характеристик ЭКГ у монозиготных близнецов. В одной из них (рыбкин И.А. и др., 1980) исследование ЭКГ было проведено на достаточно большой выборке близнецов (310 пар), разделенной на три возрастные группы (младшая груп­па — 16—24 года, средняя 25—44 года, старшая — 45 лет и старше). Сопоставление формы ЭКГ, записанной в 12 отведениях у моно- и дизиготных близнецов, показало, что ко­эффициент наследуемости основной формы ЭКГ высокий в младшей возрастной группе и уменьшается с возрастом (см. таблицу 5)

Таблица 5

Коэффициенты наследуемости формы ЭКГ в трех возрастных группах

Авторы считают, что как форма ЭКГ в целом, так и ее отдельные элементы в значительной мере обусловлены наследственными факторами, однако с возрастом влияние средовых факторов (особенно у мужчин) возрастает.

В исследовании Соколова Е.И. и коллег (1980) изучалась наследственная обусловленность ЭКГ при физической нагруз­ке. Полученные результаты свидетельствуют о том, что из­менчивость интервала PQ, амплитуда зубцов Р и Т обусловле­ны генетическими причинами (h² > 0,5).

Таким образом, результаты исследований сердечно-сосу­дистой системы свидетельствуют о влиянии наследственных факторов на межиндивидуальную вариативность показателей ее деятельности, причем величина коэффициентов наследуе­мости зависит от пола и возраста испытуемых, и даже от вре­мени суток, когда регистрируется тот или иной показатель. Так же как и в случае электрокожной активности, влияние на­следственных факторов возрастает при различных нагрузках.