Особенности вегетативного статуса и школьной тревожности у учащихся с повышенным индексом массы тела

ОБОСНОВАНИЕ

Ожирение и другие виды избыточности питания занимают одно из ведущих место в структуре эндокринной патологии. В Российской Федерации среди детского населения за период 2010–2019 гг. выявлен прирост как первичной, так и общей заболеваемости ожирением. Прирост общей заболеваемости ожирением составил 47,69% (с 959, 5 до 1417 на 100 тыс. детского населения), впервые выявленного ожирения — 34,79% (с 320,5 до 432,0 на 100 тыс. детского населения) [1][2]. В патогенезе заболеваний, обусловленных избыточным питанием и являющихся фактором риска формирования артериальной гипертензии, важная роль отводится вегетативному дисбалансу и хроническому стрессу. Доминирование симпатического отдела вегетативной нервной системы в регуляции сердечно-сосудистой системы может быть обусловлено активностью органов гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси в ответ на психоэмоциональное напряжение [3–5]. В свою очередь, нарушение питания в виде ожирения и других видов избыточности питания является фактором риска формирования депрессии и тревожности, которые в дальнейшем формируют отклонение в уровне физического развития и замыкают порочный круг ожирение-стресс-психические нарушения [6–9].

Таким образом, со стороны медицинских и педагогических работников дети с избыточной массой тела требуют более внимательного отношения. Актуальным является своевременное выявление нарушений вегетативной регуляции и психовегетативных расстройств у детей с целью предупреждения развития в дальнейшем соматической патологии, и прежде всего со стороны сердечно-сосудистой системы [3][4][10].

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Выявить особенности вегетативного статуса, уровень и характер школьной тревожности у учащихся с повышенным индексом массы тела.

МЕТОДЫ

Место и время проведения исследования

Место проведения. ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека. Исследование выполнено в рамках НИР «Научное обоснование способов диагностики и профилактики у детей заболеваний, связанных с особенностями современного образовательного процесса и образа жизни».

Время исследования. 01.03.2019–01.06.2020.

Изучаемая популяция

В ходе исследования изучали две популяции:

1. дети с избыточностью питания;

2. дети с нормальным индексом массы тела.

Критерии включения в группу «случай»: учащиеся общеобразовательных школ мужского и женского пола в возрасте от 10 до 15 лет включительно, получающие основное общее образование (5–9 классы), с диагнозом избыточной массы тела согласно критериям национального руководства и методических рекомендаций [11][12].

Критерии включения в группу «контроль»: на момент обследования практически здоровые учащиеся общеобразовательных школ мужского и женского пола в возрасте от 10 до 15 лет включительно.

Критерии исключения: жалобы обследуемого ребенка, данные медицинской документации (форма № 026/у–2000 и форма № 112/у), указывающие на наличие признаков обострения хронического заболевания, вторичного ожирения, острого инфекционного заболевания, психических расстройств и расстройств поведения, лабильной или стабильной артериальной гипертензии, иная возрастная категория, отсутствие информированного согласия.

А также выявленные в ходе исследования по результатам электрокардиографии (ЭКГ) и кардиоинтервалографии (КИГ) нарушения ритма сердца (миграция водителя ритма по предсердиям, экстрасистолы разной топики), ухудшение самочувствия при клино-ортостатической пробе.

Способ формирования выборки из изучаемой популяции

В исследовании применен произвольный способ формирования выборки.

Дизайн исследования

Проведено одноцентровое экспериментальное одномоментное двухвыборочное сравнительное исследование.

Описание медицинского вмешательства (для интервенционных исследований)

В ходе исследования выполнен сравнительный анализ результатов антропометрического, клинического, лабораторного, инструментального исследования и психологического тестирования.

Проведено исследование антропометрических показателей (масса, рост, окружность талии и бедер). При осмотре педиатром у всех детей выполнено измерение систолического и диастолического артериального давления. Оценка параметров вегетативной регуляции (исходный вегетативный тонус (ИВТ), вегетативная реактивность (ВР)) реализована путем КИГ-исследования ритма сердца с выполнением клино-ортостатической пробы. Лабораторное исследование крови проводилось натощак в утренние часы и включало анализ показателей перекисного окисления (антиоксидантная активность плазмы (АОА), малоновый диальдегид плазмы (МДА)), жирового обмена (триглицериды, общий холестерин) и регуляторов стресса (кортизол, магний и серотонин). Выполнена оценка уровня и факторов школьной тревожности на основании теста школьной тревожности Филлипса.

Методы

Интерпретация ИМТ, рассчитанного как отношение массы тела ребенка в килограммах к росту в метрах, возведенному в квадрат, выполнена согласно национальным клиническим рекомендациям по диагностике и лечению ожирения и нормативам методических рекомендаций [11][12]. Значения ИМТ в диапазоне от +1 SD до +2 SD соответствуют избыточности питания, от -2 до +1 SD — нормальному значению. Измерение артериального давления проведено аускультативным методом с подбором манжеты соответствующей окружности плеча обследуемого (тонометр механический LD 70, зав. номер АА 15013053194, пределы допускаемой абсолютной погрешности при измерении давления воздуха в компрессионной манжете ±3%). Полученные значения артериального давления оценивали по требованиям клинических рекомендаций «Диагностика, лечение и профилактика артериальной гипертензии у детей и подростков» [13].

Исследование вегетативной регуляции выполнено с применением кардиоинтервалографа «Поли-Спектр-8/ЕХ» («Нейрософт», Россия). Проведен анализ статистических и спектральных параметров: RRNN (средняя длительность интервалов R–R, величина обратная ЧСС, мс); SDNN (стандартное отклонение (SD) величин нормальных интервалов R–R, мс); высокочастотных колебаний (HF — high frequency, отражающих контроль парасимпатического отдела вегетативной нервной системы (ВНС) на сердечный ритм, %); низкочастотных колебаний (LF — low frequency, указывающих в большей степени на влияние симпатического отдела ВНС, %); очень низкочастотных колебаний (VLF — very low frequency, в происхождении которых задействованы ренин-ангиотензин-альдостероновая система, концентрация катехоламинов в плазме, системы терморегуляции и другие метаболические системы, %); коэффициента LF/HF, который характеризует баланс симпатических и парасимпатических влияний; суммарной мощности спектра, отражающей суммарную активность нейрогуморальных влияний на сердечный ритм (ТР, мс²). Соответствие спектра высокой, умеренной, условной норме, низкой мощности определялось автоматически согласно установленному программному обеспечению. Дополнительно выполнен анализ вариационной пульсометрии по Р.М. Баевскому с оценкой моды (Мо — наиболее часто встречающееся значение RR, с), амплитуды моды (АМо — число значений интервалов соответствующих Мо, выраженное в процентах к общему числу кардиоциклов массива), вариационного размаха (ВР — разница между максимальным и минимальным значениями RR, с), индекса вегетативного равновесия (ИВР = АМо/ВР, у.е.), показателя адекватности процессов регуляции (ПАПР = АМо/Мо, у.е.), вегетативного показателя ритма (ВПР = 1/Мо×ВР, у.е.), индекса напряжения регуляторных систем (ИН = АМо/2×ВР×Мо, у.е.) [14][15].

Уровень антиоксидантной активности (%) определяли в плазме крови по величине торможения перекисного окисления липидов в модельной системе желточных липопротеидов (спектрофотометр ПЭ-5300В, Россия), содержание МДА, мкмоль/см³, определяли колориметрическим методом с тиобарбитуровой кислотой (спектрофотометр ПЭ-5300В, Россия), концентрацию триглицеридов (ммоль/дм³) и общего холестерина (ммоль/дм³) — энзиматическим колориметрическим методом, концентрацию магния (ммоль/дм³) — колориметрическим методом без депротеинизации на полуавтоматическом биохимическом анализаторе (Humalyzer 2000, Human GmbH, ФРГ), содержание кортизола (нмоль/см³) и серотонина (нг/мл) — методом иммуноферментного анализа (Tecan, Австрия).

Уровень и характер тревожности, связанной со школой, оценивали с использованием компьютерного комплекса для психофизиологического тестирования «НС-Психотест» («Нейрософт», Россия) по результатам теста школьной тревожности Филлипса [16], представляющего собой однозначные ответы: «да» или «нет» на 58 вопросов, касающихся эмоционального состояния ребенка и особенностей отношений со сверстниками и педагогами. Тест на тревожность применяли только у детей в возрасте 7–13 лет. В результате теста определяют такие факторы тревожности, как общая тревожность в школе, переживание социального стресса, фрустрация потребности в достижении успеха, страх самовыражения, страх ситуации проверки знаний, страх не соответствовать ожиданиям окружающих, низкая физиологическая сопротивляемость стрессу, проблемы и страхи в отношениях с учителями с итоговой оценкой общей тревожности. Анализ результатов выполнен на основании нормативов, установленных программным обеспечением теста, с дальнейшей интерпретацией результатов клиническим психологом.

Статистический анализ

Принципы расчета размера выборки: размер выборки предварительно не рассчитывался.

Методы статистического анализа данных. Статистическую обработку выполнили с применением стандартных методов статистики и математического анализа с применением программы Statistica и пакета статистических функций Microsoft Excel, 2010. Проверку параметров на нормальность распределения осуществляли на основе двухвыборочного теста Колмогорова–Смирнова. Анализ межгрупповых различий, соответствующих нормальному распределению, выполнен на основании сравнения средних значений (М) параметров и стандартной ошибки средней (m) (M±m). Для сравнения процентных долей использован метод хи-квадрата Пирсона. Связь между изучаемыми параметрами устанавливали на основании корреляционного анализа с анализом коэффициента ранговой корреляции Пирсона (r), для оценки тесноты связи применяли шкалу Чеддока. Оценка влияния ИМТ, изучаемых показателей лабораторных и инструментальных методов на параметры психовегетативного и метаболического статуса выполнена с применением метода однофакторного логистического регрессионного моделирования зависимостей «доза–вероятность ответа (эффект)» по критерию Фишера (F) с указанием константы (b0), коэффициента регрессии (b1) и коэффициента детерминации Nagelkerke (R²). Статистически значимыми считали различия при уровне р≤0,05.

Этическая экспертиза

Протокол исследования одобрен 02.02.2019 г. локальным Этическим комитетом при ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» (выписка из протокола №3 от 02.02.2019 г.).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты (участники) исследования

При первичном анализе ИМТ у 203 детей, включенных в исследование, выявлено, что 47 (23,1%) детей имели значение ИМТ от +1 до +2 SD. В зависимости от значения ИМТ, согласно национальным клиническим рекомендациям по диагностике и лечению ожирения и нормативам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), дети были разделены на две группы. В группу наблюдения включены 47 школьников с ИМТ от +1 SD до +2 SD, соответствующим избыточности питания (Е67.8), в группу сравнения — 156 детей с нормальным значением ИМТ (от -2 до +1 SD). Группы были сопоставимы по половозрастному составу (в группе наблюдения доля девочек составила 48,9%, мальчиков — 51,1%, в группе сравнения — 44,9 и 55,1% соответственно, средний возраст 12,15±0,9 и 12,0±0,5 года соответственно, р=0,629–0,771). Сопоставление результатов антропометрии показало отсутствие достоверных межгрупповых различий по значению роста (151,51±4,52 — в группе наблюдения и 149,03±2,15 см — в группе сравнения, р=0,321). У детей группы наблюдения установлены более высокие значения окружности талии и бедер (74,03±2,15 против 61,46±0,81 см и 90,22±2,67 против 77,11±1,34 см, р<0,001).

Основные результаты исследования

Оценка показателей кардиоритмограммы, представленных в таблице 1, показала, что в группе наблюдения при фоновой записи достоверно ниже значения RRNN, TP, HF, BP, при одновременном увеличении LF/HF, АМо, ИВР, ПАПР, ВПР и ИН, что свидетельствует о меньшей активности парасимпатического отдела в регуляции состояния покоя у детей с повышенным значением ИМТ.

Изучение соответствия мощности спектра различным градациям показало, что у детей группы наблюдения в 1,6 раза реже встречались высокие значения (р=0,002), в то время как значения, соответствующие умеренной мощности, — 1,8 раза чаще (р=0,007).

Анализ исходного вегетативного тонуса выявил, что у детей с избыточной массой тела относительно детей с нормальным значением ИМТ гиперсимпатикотонию регистрировали в 2,8 раза чаще (р=0,005), ваготонию — в 3,2 раза реже (р=0,025). Симпатикотония и эйтония регистрировались в обеих группах с близкой частотой (р=0,279–0,383).

Анализ среднегрупповых значений КИГ при проведении ортостатической пробы, представленных в таблице 1, показал значимые различия между значениями SDNN, Мо, АМо, ИВР, ПАПР, ИН, указывающие на более выраженное влияние симпатического отдела на адаптационные процессы при нагрузочной пробе.

Доминирование симпатического отдела ВНС у детей с повышенным ИМТ подтверждено результатами однофакторного моделирования зависимостей ИМТ и интегральных показателей КИГ: ТР (b0=-2,10; b1=-0,07; R²=0,30; р<0,0001) и ИН (b0=-1,63; b1=0,02; R²=0,18; р<0,0001).

В результате проведенного инструментального исследования установлены достоверные межгрупповые различия между средними значениями систолического (111,20±2,94 против 104,63±1,69 мм рт. ст., р<0,001) и диастолического артериального давления (69,34±1,95 против 65,57±1,24 мм рт. ст., р=0,001). Значения систолического и диастолического артериального давления у учащихся, включенных в исследование, не превышали уровень высокого нормального артериального давления для соответствующего возраста, пола и роста. Установлены умеренные прямые связи между значением ИМТ и уровнями систолического, диастолического артериального давления (r=0,44–0,36; р<0,001).

В ходе лабораторного обследования (табл. 2) установлено, что у детей группы наблюдения достоверно выше среднегрупповые значения МДА (р=0,041), триглицеридов (р<0,001), выявлена тенденция к снижению содержания магния и серотонина (р=0,076–0,093), повышению уровня кортизола (р=0,093) относительно группы сравнения. Анализ структуры отклонений от нормы показателей лабораторного исследования показал, что у детей с повышенным ИМТ в 1,4–4,5 раза чаще регистрировали высокие значения МДА (51,1 (24) против 37,8% (59), р=0,104), триглицеридов (8,5 (4) против 1,9% (3), р=0,029), а также общего холестерина (6,4 (3) против 0,6% (1), р=0,012).

В результате математического анализа получены однофакторные модели «общий холестерин — МДА» (b0=-2,62; b1=0,55; R²=0,43; р<0,0001), «холестерин общий — ИН» (b0=-2,06; b1=0,25; R²=0,18; р<0,0001) (рис. 1, 2) и корреляции прямые умеренной силы между значениями ИМТ и кортизолом (r=0,33; р=0,002), обратные умеренной силы — между ИМТ и серотонином (r=-0,34; р=0,031), прямые умеренные — между магнием и серотонином (r=0,31; р=0,011), обратные связи слабой силы — между магнием и систолическим АД (r=-0,18; р=0,014) и прямые связи слабой силы — между кортизолом и систолическим АД (r=0,16; р=0,003).

Тест уровня школьной тревожности Филлипса выполнен учащимся в возрасте 10–13 лет: 40 из 47 (85%) детей группы наблюдения, в том числе 17 мальчиков (42,5%) и 23 (57,5%) девочки, средний возраст 11,84±0,28 года) и 100 — из 156 (64%) группы сравнения, в том числе 38 мальчиков и 62 девочки, средний возраст 11,70±0,34 года (группы сопоставимы по критериям возраст и пол соответственно, р=0,491 и р=0,764). Оценка результатов теста школьной тревожности Филлипса (табл. 3) показала, что у детей группы наблюдения среднее значение уровня общей тревожности в школе выше показателя группы сравнения в 1,3 раза (р=0,04), доля детей с повышенным значением данного показателя — в 2,5 раза больше (р=0,005). Среднее значение показателя страха самовыражения и частота распространенности повышенных и высоких значений — больше в 1,3 и 1,8 раза соответственно (р=0,08–0,086), страха ситуации проверки знаний — в 1,5 раза и 2,1 раза (р<0,001–0,002) и уровня общей тревожности — в 1,2 и 2,3 раза (р=0,09–0,036).

Результаты математического моделирования продемонстрировали зависимость уровня общей тревожности в школе от концентрации кортизола (b0=-2,51; b1=0,01; R²=0,33; р<0,0001) и установили вклад активности симпатической системы в уровень школьной тревожности: ИН — в страх самовыражения (b0=-1,44; b1=0,02; R²=0,04; р=0,007) и общую тревожность (b0=-1,98; b1=0,02; R²=0,04; р=0,036). Также получены достоверные модели, устанавливающие влияние ИМТ на уровень общей тревожности в школе (b0=-4,0; b1=0,12; R²=0,70; р<0,0001), страха самовыражения (b0=-1,62; b1=0,01; R²=0,14; р<0,0001), страха ситуации проверки знаний (b0=-1,47; b1=0,06; R²=0,60; р<0,0001), общей тревожности (b0=-3,12; b1=0,06; R²=0,67; р<0,0001) (рис. 3, 4). Следует отметить, что достоверных прямых зависимостей между значением возраста и различными показателями школьной тревожности не выявлено, получена достоверная обратная слабая связь «возраст–общая тревожность» (r=-0,25, p=0,022).

Нежелательные явления

Нежелательные явления отсутствовали.

ОБСУЖДЕНИЕ

Репрезентативность выборок

Выборка проведенного исследования соответствует исследованию средней точности [17]. Результаты исследований могут быть экстраполированы на популяцию детей обоих полов в возрасте 10–15 лет, проживающих в условиях крупного промышленного города, обучающихся в городской средней общей образовательной школе.

Резюме основного результата исследования

Распространенность избытка масса тела и ожирения среди учащихся в возрасте 10–15 лет составила 23%. Результаты КИГ у детей с избыточной массой тела свидетельствуют о превалировании симпатоадреналовой системы в регуляции адаптационных процессов. Для детей с избытком массы тела в возрасте 10–13 лет характерно более высокое общее эмоциональное состояние, связанное с различными формами его включения в жизнь школы, а также негативное отношение и переживание тревоги в ситуациях проверки знаний и связанных с публичной демонстрацией своих возможностей.

Обсуждение основного результата исследования

Установлена распространенность избытка масса тела и ожирения среди учащихся в возрасте 10–15 лет на уровне 23%, что согласуется с результатами одномоментного исследования, посвященного оценке физического развития детей среднего и старшего школьного возраста [18].

Увеличение уровня МДА у детей с избыточной массой тела в результате повышенного образования недоокисленных продуктов процесса пероксидации, вероятно, обусловлено токсическим действием на клеточные мембраны холестерина общего и триглицеридов и нарушением нормального метаболизма клетки, что подтверждается полученной однофакторной моделью «общий холестерин–МДА» [19].

Тенденция к более низким значениям содержания у детей группы наблюдения магния, определяющего стрессоустойчивость, и серотонина, поддерживающего энергетический баланс, при более высоком уровне стрессреализующего гормона кортизола указывает на вовлеченность в патологический процесс нескольких звеньев нейро-эндокринной системы [20][21]. Более низкие значения общей мощности спектра и редкая регистрация высоких значений свидетельствуют о снижении адаптационных процессов у детей группы наблюдения. Полученные статистические, спектральные параметры, данные вариационной пульсометрии и структура исходного вегетативного тонуса свидетельствуют о снижении функционального состояния адаптационных систем у детей с избыточной массой тела. Более высокий уровень артериального давления у детей с избыточной массой тела является следствием активации симпатического отдела ВНС. Корреляции и результаты математического моделирования между значениями ИМТ, холестерина, показателями нейро-эндокринной регуляции (кортизол, серотонин) и параметрами, характеризующими состояние сердечно-сосудистой системы (КИГ, уровень артериального давления), дополняют сведения о механизмах, влияющих на активность симпатического отдела вегетативной нервной системы [4–7][21]. Таким образом, обосновано более широкое применение метода КИГ с целью своевременного выявления напряжения адаптационных процессов у учащихся.

Прямые связи между ИМТ и кортизолом, серотонином и магнием и обратная связь между ИМТ и серотонином согласуются с выводами исследований, посвященных изучению взаимосвязи между ожирением и стрессом. Под влиянием стрессового фактора происходит активация гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной оси с последующим выбросом кортизола, который в противовес серотонинергической системе способствует увеличению потребления пищи и развитию избытка массы тела. В то же время стрессовым фактором может выступать сам факт наличия избыточной массы тела, что способствует формированию порочного круга между нарушением питания и системами, регулирующими нервно-психическое напряжение [6][8][19].

Одной из задач исследования было изучить зависимость уровня школьной тревожности от значения индекса массы тела. Результаты работы показали, что у детей с повышенным ИМТ статистически значимо чаще регистрировали повышенные и высокие значения общего эмоционального состояния ребенка, связанного с различными формами его включения в жизнь школы (фактор — обещая тревожность в школе), более выраженное негативное отношение и переживание тревоги в ситуациях проверки (особенно публичной) знаний, достижений, возможностей (страх ситуации проверки знаний), тенденция к негативному эмоциональному переживанию ситуаций, сопряженных с необходимостью самораскрытия, предъявления себя другим, демонстрации своих возможностей (страх самовыражения), что привело к значимо большему уровню общей тревожности. Повышенный уровень тревожности учащихся с повышенным ИМТ указывает на состояние эмоционального стресса, который может способствовать формированию соматических расстройств. По данным литературы, повышенный уровень школьной тревожности сопровождается нарушением коммуникативного фактора и напряжением эмоционального фактора. В результате моделирования получены связи, подтверждающие вклад кортизола в уровень общей тревожности в школе, индекса напряжения — в уровень страха самовыражения и общей тревожности, ИМТ — в уровень общей тревожности в школе, страха самовыражения, страха ситуации проверки знаний и общей тревожности. Полученные данные указывают на смещение баланса вегетативной регуляции и наличие психологического напряжения у детей с избыточной массой тела, что дополняет данные других исследователей и указывает на необходимость психолого-педагогического сопровождения детей с избыточной массой тела [22][23–25].

Результаты математического моделирования и корреляционные связи между ИМТ, параметрами и регуляторами работы сердечно-сосудистой, нейроэндокринной системы и показателями теста школьной тревожности Филлипса подтверждают, что избыток массы тела, активация симпатоадреналовой системы, повышенная школьная тревожность формируют порочный круг, что может в дальнейшем способствовать усугублению стресса и формированию соматической патологии [4][7][22–24].

Ограничения исследования

При формировании выборки в исследование не попали дети младше 10 и старше 15 лет по причине трудности проведения младшим детям КИГ-исследования, психологического тестирования, а также ограниченного числа учащихся старшего возраста, получающих среднее общее образование. Ограничения к проведению психологического тестирования связаны с возрастными ограничениями для теста школьной тревожности Филлипса, длительностью исследования (более 60 мин), отсутствием желания у учащихся принимать участие в тестировании.

Направления дальнейших исследований

Целесообразно проведение разработки эффективных профилактических мероприятий, направленных на улучшение у учащихся психоэмоционального статуса, обусловленного, в том числе нарушением соматического здоровья.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Избыточное питание и последствия его влияния на состояние здоровья учащихся остаются актуальными проблемами здравоохранения. Избыток массы тела приводит к смещению вегетативной регуляции в сторону активации симпатического отдела и повышению уровня школьной тревожности. Проблема избыточного питания у детей школьного возраста требует комплексного подхода специалистов медицинской и психолого-педагогической сферы.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источники финансирования. Исследование выполнено за счет средств финансирования НИР.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей статьи.

Участие авторов. Штина И.Е. — существенный вклад в дизайн исследования, написание статьи; Валина С.Л. — существенный вклад в дизайн исследования, внесение в рукопись существенной правки с целью повышения научной ценности статьи; Устинова О.Ю. — существенный вклад в анализ данных, написание статьи; Эйсфельд Д.А. — существенный вклад в интерпретацию результатов, написание статьи. Все авторы внесли значимый вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию статьи перед публикацией.