Механизм подавления перистальтики желудка за счет вибрации всего тела

Int Arch Occup Environ Health (1999) 72: 469-474

© Springer-Verlag 1999

Оригинальная статья

T. Ishitake · Y. Miyazaki · H. Ando · T. Matoba

Механизм подавления перистальтики желудка за счет вибрации всего тела

Получено: 7 сентября 1998 г. / Принято: 9 мая 1999 г.

Резюме
Цели: Исследовать механизм подавления перистальтики желудка путем вибрационного воздействия на всё тело (WBV).
Методы: Желудочная перистальтика оценивалась путём электрогастрографии (EGG) в условиях приема пищи и автономных, блокирующих нервные рецепторы агентов, у 10 здоровых добровольных испытуемых. Синусоидальная вертикальная вибрация с частотой 4 Гц (1.0 м сек־² rms) проводилась испытуемому в течение 10 мин.
Результаты: Амплитуда волны EGG и спектр мощности, соответствующий медленному компоненту волны, были выраженно снижены за счет вибрационного воздействия. Приём пищи увеличил желудочную перистальтику примерно в 2,5 раза в мощностной спектральной плотности. Во время и после вибрационного воздействия тип ответной реакции был аналогичен типам реакции в состояниях поста. Под влиянием антихолинергических (сконоламин) и альфа- адренергических блокирующих агентов (блокаторов) (празозин) снизились спектры мощности. Дальнейшее понижение наблюдалось во время вибрационного воздействия. Бета – адренергический блокирующий агент (блокатор) (пропранолол) приводил к выраженному увеличению амплитуды EGG и её спектра мощности. С помощью применяемого до лечения бета – адренергического блокатора, однако, вибрационное воздействие снижало оба этих показателя.
Выводы: Эти результаты предполагают, что кратковременное WBV воздействие может подавлять миоэлектрическую активность желудка, а ответные реакции на этот процесс могут быть опосредованы нейрогуморальными эффектами, а также механическим эффектом WBV.

Ключевые слова: Электрогастрография (EGG) · Приём пищи · Желудочная перистальтика · Вибрация всего тела.




T. Ishitake Y. Miyazaki · H. Ando · T. Matoba
Department of Environmental Medicine,
Kurume University School of medicine,
67 Asahi-machi, Kurume 830-0011, Japan
e-mail: tishitak@med.kurume-u.ac.jp
Fax: +81-942-314370




Введение

Об увеличении количества людей, работающих с WBV, с желудочно-кишечными симптомами сообщалось в некоторых эпидемиологических исследованиях (Seidel и Heide 1986; Miyashita и др., 1992). Интерес вызывает проблема, является ли WBV специфическим фактором риска развития желудочных расстройств, таких как желудочный невроз и неязвенная диспепсия. Эти расстройства являются функциональными нарушениями, связанными с патологиями желудочной перистальтики (Talley и др., 1994). Хотя имеется несколько экспериментальных исследований по острым WBV воздействиям, касающимся желудочной перистальтики у здоровых испытуемых, данных все же недостаточно (Kjellberg и Wikström 1987; Ishitake и др., 1998). Ответные реакции желудочной перистальтики на WBV воздействие остаются неясными.
Медленная двигательная активность желудка, то есть перистальтика, начинается из тела желудка и проходит через продольные мышечные волокна до привратника. Кожная электрогастрография (EGG) измеряет электрическую активность гладких мышц желудка, а также является потенциально полезной и неинвазивной методикой оценки желудочной перистальтики. С физиологической точки зрения электрическая активность желудка состоит из потенциала синусового узла сердца (электроактивность контролирующего центра) и остроконечного потенциала (электроактивность ответной реакции) (Guyton, 1991). Остроконечные потенциалы сокращения мышц предсердия накладываются на потенциал синусового угла сердца при кожном EGG измерении. Индексы частотных компонентов и их мощностных спектров обеспечивают надежную (достоверную) информацию о желудочной перистальтике. Сигналы в желудке человека делятся на 3 компонента: брадигастрия (0,5 – 2,0 cpm), медленная волна (2,0-5,0 cpm) и тахигастрия (5,0 - 9,0 cpm) (Chen и McCallum, 1993). В частности, изменение мощностной плотности в компоненте медленной волны может отражать контрактильную (сократительную) активность желудка (Smout и др., 1980; Chen и др., 1994). EGG широко используется как диагностический метод определения функциональных нарушений, связанных с патологиями желудочной перистальтики (Geldof и др., 1987; Cucchiara и др., 1992; Jebbink и др., 1995; Parkman и др., 1997). В наших, недавно проведенных экспериментах, кратковременное WBV воздействие подавляло компонент медленной волны (Ishitake и др., 1998). Целью данного исследования было изучение возможного механизма желудочной перистальтики, подавляемой за счет кратковременного WBV воздействия при помощи кожной EGG.


Материалы и методы.

Испытуемые и протокол исследования.

10 здоровых людей мужского пола приняли добровольное участие в исследовании. Они не имели в анализе серьезных расстройств желудочно-кишечного тракта, включая и проблемы пищеварения. Их средний возраст составил 22,4 ± 1,7 (SD) лет (от 21 до 26 лет), а индекс средней массы тела был 24,0 ± 2,6 (SD) (от 20,5 до 28,7). Перед исследованием процедуры эксперимента были тщательно объяснены всем испытуемым, и все они дали свое письменное согласие на участие в эксперименте. Испытуемых просили не пить и не есть после обычного 2-го завтрака. Среднее время поста составляло 4 часа. EGG постоянно проводилась до, во время и после 10 минут вибрационного воздействия каждому испытуемому. Каждый участник тестирования в 2-х условиях: в состоянии поста и после приема обычной твердой пищи (80г, 135 см³).
Эти экспериментальные процедуры проводились каждому испытуемому в разные дни. Три автономных нейроблокатора (бутилбромид сконоламина 10 мг; гидрохлорид празозина 1 мг; гидрохлорид пропранолола 20 мг) назначались внутрь (через рот) двум испытуемым, каждому в разный день эксперимента. Через 60 минут после назначения блокаторов начиналось проведение WBV воздействия.
Во время экспериментов, шумовой уровень, вызванный электромагнитным шейкером был 64-66 dB(A). Температурный режим поддерживался на уровне 23° С - 25° С .

Вибрационное воздействие.
Испытуемых просили сесть на твердое плоское сиденье без спинки. Каждый отдельный испытуемый выбирал удобное для него положение. Вибровоздействие производилось при помощи электромагнитного шейкера (ASE-385; Akashi, Япония). Синусоидная вибрация с частотой 4 Гц и величиной ускорения 1,0 м/сек ־² (rms) применялась испытуемым в течение 10 мин.

Измерения EGG
После аккуратного слущивания кожи для увеличения электропроводимости, два одноразовых Ag/AgCl электрода (Vitrode, Nihon Kohden, Япония) на горизонтальном расстоянии друг от друга 6 см, были помещены на середине между мечевидным отростком грудины и пупком. Контрольный (отводной) электрод был прикреплен к правому верхнему квадранту брюшной полости. EGG сигналы были усилены при помощи усилителя (AB621-G, Nihon Kohden, Япония). Постоянная времени составляла 5 сек. Высокочастотный шумовой поглотитель был установлен на частоте 0,2 Гц для того, чтобы свести к минимуму помехи не желудочных сигналов. EGG сигналы одновременно переводились в цифровые при частоте 2 Гц при помощи конвертера цифрового аналога и фильтровались для удаления частотных шумов более 9 циклов/мин (cpm) и менее 0,9 cpm.

Анализ данных

Частотный анализ EGG проводился при помощи быстрого трансформера Fourier (FFT). Мощностный спектр рассчитывался каждые 10 мин. в различные периоды фиксирования. Два EGG параметра использовались для анализа: (1) доминантная частота EGG, которая, возможно, отражает пиковую частоту; (2) относительные мощности (%) компонента медленной волны (2-5 cpm) и компонента тахигастрии (6-9 cpm) были разделены на сумму мощностей от 0,9 до 9 cpm. Компоненты медленной волны и тахигастрии были выражены как процентное отношение общей мощности.

Статистика

Данные выражены как средние величины (25%, 75%) из-за отсутствия (недостаточности) нормального распределения. Данные различных периодов фиксирования вибрационного воздействия у одного и того же испытуемого статистически сравнивались при помощи теста Wilcoxon. Различия считались статистически значимыми при Р<0,05.


Результаты

На рис.1 показан примерный образец EGG волны и её спектр мощности в состоянии поста в различные периоды записи до, во время и после вибрационного воздействия. До вибрации наблюдались два пика в спектральной плотности мощности. Главный компонент был на частоте примерно 3 cpm, так называемый компонент медленной волны. Частота короткого (небольшого) и быстрого компонента волны была - 5-9 cpm, так называемая тахигастрия. Все испытуемые показали доминантный компонент медленной волны с частотой 2-5 cpm. Во время вибрационного воздействия амплитуды формы волны EGG обоих компонентов были связаны с выраженным снижением спектра мощности. Когда вибрационное воздействие прекратилось, амплитуда EGG и её спектр мощности вокруг медленной волны выражено увеличились.

Наблюдалось изменение желудочной перистальтики под влиянием приёма пищи и вибрационного воздействия (рис.2). Приём пищи увеличил желудочную перистальтику, показывая доминантное увеличение амплитуды в форме волны EGG и медленной волны её спектральной плотности мощности. Во время и после вибрационного воздействия типы ответных реакций были аналогичны таковым в состояниях поста. Однако, ответные реакции вследствие вибрационного воздействия были обширнее, чем реакции в состоянии поста. В табл.1 суммирован эффект WBV на EGG в условиях поста и приема пищи. В обоих условиях относительные мощности (%) контрольных данных были почти одинаковыми. Приём пищи вызвал значительное увеличение относительной мощности медленной волны и значительное понижение компонента тахигастрии. Общая мощность EGG выросла примерно в 2,5 раза (среднее). После приёма пищи эффекты вибрационного воздействия были почти такими же, как и в условиях поста. Во время вибрации относительная мощность тахигастрии в условиях поста была значительно больше, чем в условиях приёма пищи. И наоборот, относительная мощность медленной волны в условиях поста была значительно меньше по сравнению с мощностью в условиях приёма пищи.

На Рис.3 показаны типичные ответные реакции на WBV воздействие под влиянием различных лекарств. Проведенное перед экспериментом лечение антихолинергическим (сконоламин) агентом и альфа-адренергическим блокатором (празонин) привело к снижению спектра мощности. И наоборот, значительное увеличение спектра мощности наблюдалось после назначения бета - адренергического блокатора (пропранолол). Под влиянием этих лекарств WBV воздействие вызвало снижение в обоих компонентах спектра мощности после приёма пищи. После вибрации ответные реакции были почти такими же во всех трёх случаях приёма лекарств.


Обсуждение 

Кратковременное WBV воздействие (4 Гц, 10 мин) может снизить спектральную плотность мощности компонента медленной волны EGG, предполагая тем самым подавление желудочной перистальтики (Smout и др., 1980). Даже более высокая частота WBV и меньшая продолжительность вибрации (10 Гц, 5 мин) снижали плотность мощности компонента медленной волны (Ishitake и др., 1998). Kjellberg и Wikström (1987), однако, наблюдали двух фазовое явление с первоначальным повышением и дальнейшим постепенным понижением плотности мощности с частотой 3, 5.4 и 7.8 cpm, вызванными WBV воздействием, производимым на частоте 3Гц. Они предполагали, что WBV воздействует на желудочную перистальтику. Различие между нашими и их данными

Табл.1 Эффект WBV на EGG в условиях поста и после приёма пищи, Относительная мощность означает, что пропорцию общей мощности, представленной каждым компонентом. Общая мощность подсчитывалась как процентное отношение контрольных данных. Даются средние величины (25%, 75%)

 

Состояние поста
Доминантная частота (cpm)
3.3 (2.8, 3.3) - 2.8 (2.6, 3.0) 2.8(2.8, 3.3)
Относительная мощность (%)
Медленная волна
Тахигастрия
Общая мощность (%)

70.0 (60.2,73.9)
17.5 (12.6, 24.6)
100.0
-
64.8 (55.9, 73.5)
25.0 (17.2,32.7)
80.5 (65.0, 97.0)

71.8 (62.5, 72.9)
16.2 (13.1, 21.0)
104.1 (60.0, 140.5)
Приём пищи
Доминантная частота (cpm)

2.8 (2.8, 3.3)

3.3 (2.8, 3.3)

2.8 (2.8, 3.3)

3.3 (3.3, 3.3)
Относительная мощность (%)
Медленная волна
Тахигастрия
Общая мощность (%)

73.2 (64.0, 78.7)--*--
19.0 (15.1, 27.1)-- *--
100.0---------------*---

85.1 (70.8, 86.9)
10.3 (5.8, 18.0)
255.6 (130.5, 363.0)- *-

79.5 (70.5, 84.8)
15.0 (8.2, 20.0)
192.0 (105.0, 332.0)- *-

88.3 (76.0, 90.3)
11.2 (7.5, 15.0)
253.6 (137.0, 354.0)

Эти величины могут зависеть от экспериментальных условий содержимого желудка с приёмом пищи или без него. Увеличение амплитуды EGG после еды наблюдали многие исследователи (Chen и McCallum, 1991; Levanov и др.,1998). Хотя они выполняли свои эксперименты без контроля времени приёма пищи или поста, эти два фактора строго контролировались в нашем эксперименте. Существует возможность неправильной интеграции из-за смешения (путаницы) данных при разных условиях приёма пищи. Возможные артефакты (помехи), такие как движения тела и рефлекс вздрагивания (испуга) также должны учитываться, так как в сообщении Kjellberg не было данных о грубых волноформах EGG. Согласно нашему предварительному исследованию, некоторые артефакты вследствие движения тела могут действительно вызывать увеличение спектра мощности компонента медленной волны.
Приём пищи, конечно, оказывает очень важное влияние на желудочную перистальтику. Хорошо известно, что отмечается хорошая корреляция между увеличением амплитуды, частотой медленной волны и желудочным сокращением, возникающая в результате увеличения контрактильной (сократительной) активности вследствие приёма пищи (Sun и др., 1995). Аналогичные типы ответных реакций наблюдались во время WBV воздействия в условиях поста и приёма пищи. Изменений в относительной мощности медленной волны в условиях приёма пищи было больше, чем в условиях поста. Предполагается, что подавляющий эффект вибрационного воздействия на желудочную перистальтику может быть увеличен в условиях приёма пищи.
В отношении механизма, подавляющего желудочную перистальтику, мы должны учитывать нейрогуморальные и механические факторы, которые главным образом регулируют желудочную перистальтику (Guyton, 1991). Нейроконтроль обеспечивается автономной нервной системой, которая включает как холинергические, так и адренергические нервные волокна. Стимуляция парасимпатических нервов ведет к увеличению активности желудочной перистальтики. С другой стороны, стимуляция парасимпатических нервов тормозит желудочную перистальтику. Компонент медленной волны может полностью отражать электрическую активность желудка, включая мышечный тонус и сократительную активность(Smout и др., 1980, Chen и др., 1994).С фармакологической точки зрения, антихолинергический агент может подавить активность мышечного сокращения. Альфа-адренергический блокатор может подавлять сокращение кольца привратника, а также бета-адренергический блокатор непременно повысит мышечный тонус (Goodman Gilman и др., 1990). Эти фармакологические действия привели к подавлению амплитуды EGG и её спектров мощности за счет антихолинергического агента (Imai et al.1998) и альфа-блокатора, а бета-блокатор вызвал увеличение в тех же самых параметрах в данном исследовании.
WBV воздействие вызвало дальнейшее снижение активности компонента медленной волны после предварительно проведенного назначения этих лекарств. Снижение компонента медленной волны за счет вибрации может быть обусловлено не только автономной нервной системой, но также и гуморальными и механическим факторами. Что касается гуморальных факторов, то контроль секреции желудочного сока стимулируется гастрином и парасимпатической нервной системой. Гастрин, высвобождённый из желез привратника, может увеличить желудочную перистальтику и стимулировать секрецию соляной кислоты. Парасимпатичекая стимуляция увеличивает секрецию кислоты, слизи и пепсиногена за счет действия ацетилхолина. Тактильная (путем прикосновения) стимуляция поверхности слизистой желудка может также влиять на желудочную секрецию. WBV воздействие может давать также механический эффект на желудочную стенку, приводя к повышению желудочной секреции без влияния на желудочную перистальтику (Dupuis, Christ, 1966). Подавление секреции желудочной кислоты Н2- рецепторным антагонистом связано с торможением желудочной перистальтики (Parkman и др., 1998). Поскольку имеется мало убедительных данных о связи между WBV воздействием и желудочной секрецией, необходимо проведение дальнейших исследований.
Двигательная активность органов повышается за счёт WBV при частоте 3-5 Гц и 7-10 Гц (Dupuis, Zerlett, 1986). Это предполагает, что пассивная двигательная активность желудка вследствие WBV

 

WBV достигает максимума в районе резонансных частот и вызывает некоторые эффекты возбуждения на желудочную перистальтику и секрецию. Хотя никто из испытуемых не жаловался на дискомфорт во время WBV воздействия в данном исследовании, мы должны учитывать эффект резонансной частоты на желудочную перистальтику, от которой зависит биодинамическая передача вибраций. И, наконец, острое WBV воздействие может подавить активность контрактильной (сократительной) гладкой мускулатуры. Ответные реакции могут быть опосредованы нейрогуморальными эффектами, а также механическим эффектом.

Список литературы

Chen J, McCallum RW (1991) Response of the electric activity in the human stomach to water and a solid meal. Med. Biol Eng Comput 29: 351-357

Chen J, McCallum RW (1993) Clinical applications of electrogastrography. Am J Gastroenterol 88: 1324-1336

Chen J, Richards RD, McCallum RW (1994)Identification of gastric contractions from the cutaneous electrogastrogram. Am О Gastroenterol 89: 79-85

Cucchiara S, Riezzo G, Minella R, Pezzolla F, Giorgio I, Auricchio S (1992) Electrogastrography in non-ulcer dyspepsia. Arch Dis Child 67: 613-617

Dupius H, Christ W (1966) Ǜber das Schwingungsverhalten des Margens unter dem Einfluss sinusförmiger und Stochastischer schwingungen. Int Я Physiol Einschl Arbeitsphysiol 22: 149-166

Dupius H, Zerlett G (1986) The effects of whole-body vibration. Springer, Berlin Heidelberg New Ypork, pp 39-44

Geldof H, Van der Schee EJ, Van Blankenstein M, Grashuis JL (1987) Electrogastrographic study of gastric myoelectrical activity in patients with unexplained nausea and vomiting. Gut 27: 799-808

Goodman Gilman A, Rall T, Taylor P (1990) Goodman and Gilman’s The pharmacological basis of therapeutics, 8th end. Macmillan, New Yoprk, pp 84-121

Guyton A (1991) Textbook of medical physiology. 8th end. Saunders, Philadelphia, pp 688-703

Imai K, Chiara E, Ishimuaru K, Iwa M, Ikeda K, Sakita M 91998) Effect of atropine and neostigmin on electrogastograms in normal volunteers (in Japanese). Auton Nerv Syst 35: 190-194

Ishitake T, Kano M, Miyazaki Y, Ando H, tsutsumi A, Matoba T (1998) Whole-body vibration suppress gastric motility in healthy men. Ind Health 36: 93-97

Jebbink H, Van Berge-Henegouwen G, Bruijs P, Akkermans L, Smout A (1995) Gastric myoelectrical activity and gastrointestinal motility in patients with functional dyspepsia. Eur О Clin Invest 25: 429-437

Kjellberg A, Wilkström BO (1987) Acute effects of whole-body vibration: stabilography and electrography. Scasnd О Work Environ Health 13: 243-246

Levanon D, Zhang M, Orr W, Chen О (1998) Effects of meal volume and composition on gastric myoelectrical activity. Am О Physiol 274: G430-G434

Miyashita K, Moroka I, Tanabe T, Iwata H, Takeda S (1992) Symptoms of construction workers exposed to whole-body vibration and local vibration. Int Arch Occup Environ Health 64: 347-351

Parkman H, Miller M, Trate D, Knight L, Urbain JL, Maurer A, Fisher К (1997) Electrogastrography and gastric emptying scintigraphy are complementary for assessment of dyspepsia. О Clin Gastroenterol 24: 214-219

Parkman H, Urban J, Knight L, Brown K, Trate D, Miller M, Maurer A, Fisher К (1998) Effect of gastric acid suppressants on human gastric motility. Gut 42: 243-250

Seidel H, Heide К (1986) Long-term effects of whole-body vibration: a critical survey of the literature. Int Arch Occulp Environ Health 58: 1-26

Smout A, Van der Schee EJ, Grashuis Jl, (1980) What is measured in electrography? Dig Dis Sci 25: 179-187

Sun V, Smout A, Malbert C, Edelbroek M, Jones K, Dent J, Horowitz M (1995) Relationship between surface electrogastrography and atnropyloric pressures. Am О Physiol 286: G424-G430

Tallet N, et al (1994) The functiuonal gastroduodenal disorders, Little Brown, Washington DC, pp 71-113

Комментарии


Заголовок комментария:
Ваш ник:
Ваш e-mail:
Текст комментария:
Введите текст на картинке:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Наши партнеры

Мы представляем в России