Сезонная динамика сердечно-сосудистых событий в Российской Федерации

По данным Всемирной организации здравоохранения ¹, осложнения сердечно-сосудистых заболеваний (инфаркт миокарда (ИМ), инсульты) являются основной причиной смерти во всем мире.

К настоящему времени известно, что риск сердечно-сосудистых событий (ССС) зависит от сезона: вероятность геморрагического инсульта (ГИ) и ИМ повышается в холодный сезон, по сравнению с более теплым [1-3]. Установлено, что зимой увеличивается активность симпатической нервной системы, повышаются показатели артериального давления (АД), индекса массы тела, гематокрита, уровня циркулирующих липидов и глюкозы, увеличивается тромбообразование [4-7]. Данные изменения связаны как с влиянием холодной погоды на общий метаболизм, так и с сезонными особенностями в образе жизни [5]. Известно, что зимой человек меньше двигается, но потребляет больше насыщенных жиров и меньше витаминов группы С и Е [8-10]. Риск ишемического инсульта (ИИ) не имеет четкой ассоциации с сезоном, но нами было установлено, что снижение атмосферного давления и парциальной плотности кислорода (ρO₂) повышает вероятность ИИ летом [1]. Для ИМ также были показаны аналогичные ассоциации, но они были менее выражены [2].

В научной литературе существуют много работ, в которых исследуется сезонная динамика ССС в разных регионах земного шара с использованием данных по госпитализации как в отдельные медицинские учреждения, так и национальных регистров [1-3]. Также нами были найдены публикации [11-19], исследующие этот вопрос в регионах и медицинских учреждениях Российской Федерации (РФ), но без охвата всей территории РФ.

Цель нашей работы — провести исследование сезонной динамики ССС в РФ с использованием медико-статистических данных за период 2016-2019гг, а также установить ассоциацию риска ССС (ГИ, ИИ, ИМ, острого коронарного синдрома (ОКС)) с метеорологическими условиями.

Материал и методы

В нашей работе мы использовали данные за период с января 2016г по декабрь 2019г, представленные в "Мониторинге снижения смертности от ишемической болезни сердца" и "Мониторинге снижения смертности от цереброваскулярных болезней" ФГБУ "Центральный научно-исследовательский институт организации и информатизации здравоохранения" Минздрава России (далее — Регистр). В Регистре представлены помесячные данные по госпитализациям в субъектах РФ (область, край, республика, автономный округ) и в федеральных округах (ФО). С помощью данных Регистра мы оценили общее количество госпитализаций (на 100 тыс. человек) по поводу ГИ, ИИ, ИМ, ОКС в ФО РФ, а также сезонную динамику ССС и ее ассоциацию с метеорологическими факторами.

Перед включением в статистический анализ сезонной динамики ССС данные проверялись на корректность ввода в Регистр. Данные не включались в статистический анализ, если возникали сомнения в равномерности их ввода в течение года, на что указывали существенное (в разы) увеличение или уменьшение количества госпитализаций в отдельные месяцы.

Из Регистра были извлечены данные (в абсолютных значениях) по госпитализациям зимой, весной, летом и осенью по поводу ГИ, ИИ, ИМ, ОКС для каждого субъекта РФ (области, края, автономного округа, республики). Вероятность ССС в каждый сезон/месяц была оценена в процентах к общему количеству случаев за все сезоны. Расчет был произведен для каждого субъекта РФ отдельно, а затем были рассчитаны средние значения для каждого ФО и всей РФ.

Обработка метеорологических данных осуществлялась, как описано в ранее опубликованных работах [2][6]. Мы использовали архивы метеорологических данных с сайта https://rp5.ru. За период с января 2016г по декабрь 2019г для каждого субъекта (для центрального города субъекта, за исключением Красноярского края, для которого мы рассчитали метеофакторы для Красноярска и Норильска) и ФО РФ были рассчитаны средние значения зимней и летней температуры воздуха, величины и вариабельности атмосферного давления, относительной влажности воздуха и ρO₂.

Архивные данные геомагнитной активности за 2016-2019гг были взяты с сайта Space weather prediction center (ftp://ftp.swpc.noaa.gov/pub/indices/old_indices/). Для каждого месяца рассчитывалось количество дней с высокой геомагнитной активностью, когда ежедневный индекс геомагнитной активности А был больше 20 нТл, а также среднемесячное значение А индекса (в нТл). Расчеты проводились для планетарной геомагнитной активности, а также для локальной геомагнитной активности в области высоких географических широт. Ассоциация сезонной динамики геомагнитной активности с риском ССС была оценена для всех регионов РФ и для приполярных регионов отдельно. К приполярным регионам мы отнесли: области Архангельскую и Мурманскую, республики Карелия, Коми и Якутия (Саха), автономные округа Ненецкий, Чукотский, Ямало-Ненецкий. Мы не включили в статистику Красноярский край, поскольку он имеет большую протяженность с севера на юг.

Статистическая обработка данных проводилась с помощью программ Statistica 6.0 и Excel. При сравнении количества госпитализаций в разные сезоны мы использовали парный t-тест. Результаты представлены в виде среднего значения и стандартного отклонения. Различия считались значимыми при Р<0,05. Взаимосвязь между метеорологическими факторами и количеством госпитализаций устанавливалась при помощи расчета коэффициента корреляции Пирсона или ранговой корреляции (в зависимости от нормальности распределения и количества сравниваемых пар). Корреляция считалась значимой при Р<0,05.

Результаты и обсуждение

Метеорологические условия

РФ занимает территорию между 82^° с. ш. и 41^° с. ш., 19^° в. д. и 169^° з. д. в Европейской и Азиатской части материка Евразия. РФ располагается в арктическом, субарктическом, умеренном и субтропическом климатических поясах, однако большая часть РФ расположена в умеренном поясе с континентальным и резко континентальным климатом.

Для всей территории РФ характерен сильный температурный контраст между зимой и летом, в среднем разница между сезонами составляет 27±6^° С. Зимой в большинстве регионов температура воздуха опускается ниже -8^° С. Самые холодные зимы характерны для Уральского, Сибирского и Дальневосточного ФО. Самые теплые — для Южного, Северо-Кавказского ФО и Калининградской области. Лето в большинстве регионов умеренно теплое (19^° С), максимальные летние температуры наблюдаются в Южном и Северо-Кавказском ФО (табл. 1).

На большей части территории РФ относительная влажность воздуха выше зимой, чем летом, однако в южных регионах Дальневосточного ФО из-за влияния муссонов лето более влажное, чем зима (табл. 1).

В большинстве регионов РФ атмосферное давление зимой выше, чем летом. Исключение составляет Северо-Западный ФО, а также северные субъекты Дальневосточного ФО (Магаданская область, Камчатский край, Чукотский автономный округ). Максимальная амплитуда колебаний атмосферного давления между зимой и летом (в среднем 18 гПа) наблюдается в Сибирском ФО. Во всех регионах РФ атмосферное давление более вариабельно зимой по сравнению с летом. Максимальная вариабельность атмосферного давления зимой отмечается в Северо-Западном и Уральском ФО (табл. 1).

Практически для всех регионов РФ характерен большой контраст ρO₂ между зимой и летом, разница составляет в среднем 33±9 г/м³. Максимальный контраст (≥45 г/м³) наблюдается в Сибирском ФО (табл. 1).

В таблице 1 представлены средние метеорологические условия зимой и летом во всех ФО РФ. Однако следует учесть, что из-за большой протяженности некоторых ФО входящие в них субъекты могут сильно отличаться по климату. Так, например, для севера Северо-Западного ФО (республика Коми, Ненецкий автономный округ) характерны морозные зимы с температурой ниже -10^° С, а в Калининградской области температура воздуха зимой ~0^° С. Для юга Дальневосточного ФО характерно влажное теплое лето (19^° С) и большой контраст в величине атмосферного давления между зимой и летом (10-16 гПа) с максимальными значениями зимой. На севере Дальневосточного ФО лето холодное (11-12^° С), зимой влажность воздуха выше, чем летом, а атмосферное давление зимой ниже, чем летом.

Метеорологические условия могут отличатся не только в пределах одного ФО, но даже в пределах одного субъекта. Это характерно для субъектов с большой протяженностью с севера на юг (например, Красноярский край), а также для субъектов, в которых встречаются как равнинные, так и горные районы (например, субъекты Северо-Кавказского ФО).

Приполярные регионы занимают ~28% территории РФ. Анализ геомагнитной активности показал, что в период 2016-2019гг наблюдалось 140 дней с А ≥20 нТл, а в приполярных регионах 317 дней с А ≥20 нТл при более высоких значениях А индекса (табл. 2). В средних широтах существенно реже, чем в высоких широтах, наблюдались геомагнитные возмущения с А ≥50 нТл. Были выражены весенний и осенний пик геомагнитной активности, максимальное количество геомагнитных возмущений случалось в марте и сентябре, минимальное — в июне и ноябре (табл. 2). Среднемесячный суточный индекс геомагнитной активности был максимален в сентябре, а минимален в июне и декабре (табл. 2). Известно, что ориентация диполя Земли к плоскости эклиптики повышает геомагнитную активность вблизи дат равноденствий и уменьшает вблизи дат солнцестояний [20].

Сезонная динамика ГИ

ГИ представляют собой внутричерепные кровоизлияния, которые могут возникать на фоне изменения сосудов, и чаще всего спровоцированы подъемом АД.

За период 2016-2019гг в РФ зарегистрировано 311583 случая ГИ, что составляет 53 ГИ на 100 тыс. человек. Максимальное количество ГИ в пересчете на 100 тыс. человек было Южном и Дальневосточном ФО, минимальное — в Северо-Кавказском ФО (табл. 3).

Зимой и весной ГИ случались значительно чаще, чем летом и осенью (табл. 4). Максимальное количество ГИ было зарегистрировано в декабре и марте, минимальное — в июле, августе и сентябре (рис. 1). Наиболее сильно зимний пик ГИ был выражен в Северо-Кавказском, Сибирском и Дальневосточном ФО. Весенний пик ГИ был максимально выражен в Южном ФО. Наиболее слабо сезонная динамика ГИ была выражена в Северо-Западном ФО (табл. 4).

Корреляционный анализ выявил значимую ассоциацию увеличения вероятности ГИ с более низкими температурами воздуха в регионе летом (рис. 2). Данная ассоциация объясняется тем, что летом при отсутствии центрального отопления выражено влияние температуры воздуха на уровень АД, а следовательно, на риск инсультов. Известно, что низкие температуры вызывают подъем АД, что может спровоцировать ГИ [4][6]. Также были выявлены значимые прямые корреляции между количеством ГИ, вариабельностью атмосферного давления и величиной относительной влажности воздуха летом (табл. 5). Однако эти ассоциации, скорее всего, объясняются тем, что существуют значимые обратные взаимосвязи между величиной температуры воздуха летом, вариабельностью атмосферного давления и величиной относительной влажности воздуха (-0,629 и -0,657, соответственно, Р<0,0001).

Зимой вероятность ГИ уменьшалась с увеличением географической широты (рис. 2). Известно, что с увеличением географической широты увеличивается длительность темного времени суток зимой, вплоть до полярной ночи в приполярных областях. Исследователи наблюдали выраженное увеличение мелатонина зимой у людей, живущих на Европейском Севере, в то же время у резидентов средних широт сезонная динамика мелатонина обычно не выражена [21][22]. Установлено, что мелатонин обладает гипотензивным эффектом [23]. Показано, что АД выше зимой, чем летом, а разница между зимними и летними значениями АД больше у людей, живущих в низких географических широтах [6]. Кроме того, зимой ГИ случались чаще при менее вариабельном атмосферном давлении (табл. 5), однако эта ассоциация, вероятно, объясняется сильной прямой корреляцией между географической широтой и вариабельностью атмосферного давления (0,900, Р<0,0001).

Во многих исследованиях было показано повышение уровня АД при геомагнитных возмущениях [24]. Однако нами не было обнаружено взаимосвязи между уровнем геомагнитной активности и количеством ГИ (табл. 6). На рисунке 3 видно, что даже в приполярных регионах увеличение риска ГИ совпадало с высокой геомагнитной активностью весной, но не осенью.

Сезонная динамика ИИ

ИИ обычно развиваются при закупорке сосудов тромбом или атеросклеротической бляшкой, что приводит к нарушению кровоснабжения головного мозга.

За период 2016-2019гг в РФ зарегистрировано 1763089 случаев ИИ, что составляет 300 ИИ на 100 тыс. человек. Максимальное количество ИИ в пересчете на 100 тыс. человек было в Северо-Западном и Приволжском ФО, минимальное — в Северо-Кавказском ФО (табл. 3).

Максимальное количество ИИ случалось весной и летом (с марта по август включительно), минимальное зимой и осенью (табл. 4). Наименьшее количество ИИ было зарегистрировано в сентябре, январе и феврале (рис. 1). По результатам ранее проведенного нами метаанализа [1], подобная сезонная динамика ИИ характерна для климата со значительным снижением атмосферного давления и ρO₂ летом по сравнению с зимой. Не для всех регионов РФ характерен большой контраст в атмосферном давлении между зимой и летом, но во всех регионах РФ ρO₂ зимой значительно выше, чем летом. Сезонная динамика ИИ была наиболее сильно выражена в Центральном, Приволжском и Сибирском ФО (табл. 4). Наиболее слабо сезонная динамика ИИ была выражена в Северо-Западном, Южном, Уральском, Дальневосточном ФО. Для Северо-Западного и Дальневосточного ФО это можно объяснить тем, что эти округа очень гетерогенны как по климатическим условиям, так и по сезонной динамике ИИ (табл. 4).

Корреляционный анализ выявил значимую ассоциацию увеличения количества ИИ летом с более низкими значениями атмосферного давления и ρO₂ в регионе (рис. 4). При этом, аналогично ГИ, повышение вероятности ИИ летом было ассоциировано с более низкой температурой воздуха в регионе (табл. 5). Это еще раз подтверждает, что ИИ летом провоцирует, главным образом, не жара, а низкая ρO₂. Ранее многие авторы считали именно жару причиной ИИ летом, предполагая, что жара вызывает гемоконцентрацию [25]. Тем не менее метаанализы показали, что гематокрит и количество тромбозов выше зимой, а не летом [5][7]. Кроме того, в большинстве регионов РФ, в которых зафиксировано увеличение ИИ летом, лето умеренно теплое, а не жаркое.

Зимой увеличение количества ИИ было ассоциировано с более высокими значениями атмосферного давления в регионе (табл. 5). С одной стороны, высокое атмосферное давление увеличивает ρO₂, что препятствует ИИ. С другой стороны, было показано уменьшение просвета сонных и позвоночных артерий у пациентов с артериальной гипертензией в дни с высоким атмосферным давлением [26].

Мы не обнаружили взаимосвязи сезонной динамики ИИ с сезонной динамикой геомагнитной активности (табл. 6, рис. 3). Ранее мы установили увеличение цереброваскулярной патологии в годы с высокой геомагнитной активностью в странах Северной Европы, однако в том случае контраст в уровне геомагнитной активности между сравниваемыми годами был очень большим [27]. В другом исследовании в Литве А индекс обратно коррелировал с количеством инсультов [28].

Сезонная динамика ОКС и ИМ

Мы отдельно рассмотрели госпитализации по поводу ОКС и ИМ. Помимо ИМ ОКС включает в себя стенокардию и предынфарктное состояние. Данные патологии возникают при нарушении кровоснабжении миокарда, чаще всего, по причине атеросклероза или тромбоза.

За период 2016-2019гг в РФ зарегистрировано 2116248 случаев ОКС (361 на 100 тыс. человек) и 941410 случаев ИМ (161 на 100 тыс. человек), т. е. ОКС приблизительно в 44% случаев сопровождался ИМ. Максимальное количество ОКС в пересчете на 100 тыс. человек было в Сибирском и Уральском ФО, максимальное количество ИМ — в Северо-Западном и Сибирском ФО. Минимальное количество ОКС и ИМ случилось в Северо-Кавказском ФО (табл. 3).

ОКС чаще фиксировались зимой и весной (в декабре и в марте), чем летом и осенью. Наименьшее количество ОКС было зарегистрировано в июле, августе и сентябре (рис. 1). Для Центрального и Уральского ФО был характерен только весенний максимум ОКС (табл. 4). Риск ОКС в холодное время года обычно связывают с увеличением уровня циркулирующих липидов, гематокрита, тромбообразования и уровня АД [4-7]. В работе [29] Shibuya J, et al. наблюдали максимально плохие ангиографические показатели (минимальный просвет сосуда, максимальный липидный налет) у пациентов с ОКС зимой. Однако в РФ госпитализаций по поводу ОКС было много в декабре, но не в январе и феврале (рис. 1).

ИМ чаще развивался весной (рис. 1). В большинстве регионов РФ существенных различий в количестве ИМ между зимой и летом не было обнаружено. Слабее всего сезонная динамика ИМ была выражена в Сибирском и Дальневосточном ФО (табл. 4). Полученные данные согласуются с ранее проведенным нами метаанализом [2], который показал, что сезонная динамика ИМ слабо выражена в климате, в котором существует большой контраст между зимой и летом в уровне атмосферного давления или ρO₂.

Корреляционный анализ не выявил существенной взаимосвязи ОКС с метеорологическими факторами ни зимой, ни летом (табл. 5). Однако нами была обнаружена ассоциация между увеличением количества ИМ летом и более низкими значениями атмосферного давления и ρO₂ в регионе (рис. 4). Это указывает на то, что в условиях снижения ρO₂ ОКС чаще сопровождается ИМ.

Ранее нами было установлено, что в странах Северной и Центральной Европы наблюдается прямая взаимосвязь между количеством госпитализаций по поводу ишемической болезни сердца и количеством дней с высокой геомагнитной активностью. Так, в 2003г было зарегистрировано 148 дней с высокой геомагнитной активностью, а в 2009г всего 1 день, при этом количество госпитализаций возрастало в 2003г в 1,3 раза по сравнению с 2009г [27]. Похожие результаты были получены и другими авторами [30]. Кроме того, что геомагнитные возмущения способствуют подъему АД, есть наблюдения дисфункции эндотелия, изменения реологических свойств крови, сократительной функции кардиомиоцитов, барорецепторного рефлекса под действием флуктуаций геомагнитного поля [24][31-33]. Однако корреляционный анализ не выявил значимых взаимосвязей между геомагнитной активностью и количеством ОКС и ИМ (табл. 6). Из рисунка 3 видно, что в приполярной зоне совпадение кривых геомагнитной активности и госпитализаций по поводу ОКС и ИМ не было полным, но здесь следует учитывать, что фиксация госпитализаций в Регистре может запаздывать, поскольку происходит при выписке пациента из больницы. По этой причине, на наш взгляд, нельзя полностью исключить влияние геомагнитной активности на риск ОКС и ИМ в области высоких широт.

Ограничения исследования. Внесение госпитализации в Регистр осуществляется при выписке пациента из больницы, по этой причине возможно некоторое смещение кривых с учетом, что время госпитализации по поводу ССС составляет в среднем 1-4 нед.

При обработке данных мы не учитывали сезонные эпидемии острых респираторных вирусных инфекций, которые увеличивают риск ССС [34-37], также мы не включили в статистический анализ период пандемии новой коронавирусной инфекции.

Заключение

1. Максимальное количество ГИ случалось зимой и весной, минимальное — летом. Зимой вероятность ГИ увеличивалась с уменьшением географической широты, летом — с уменьшением температуры воздуха.
2. Максимальное количество ИИ было зафиксировано весной и летом, минимальное зимой и осенью. Летом вероятность ИИ была ассоциирована с более низкими значениями температуры воздуха, атмосферного давления и ρO₂. Зимой риск ИИ увеличивался при более высоких значениях атмосферного давления.
3. ОКС чаще случался зимой и весной, ИМ — чаще весной. Обнаружена ассоциация между увеличением количества ИМ летом и более низкими значениями атмосферного давления и ρO₂в регионе.
4. Снижение ρO₂летом существенно увеличивало количество ССС, связанных с ишемией, что должно учитываться при разработке профилактических мер.
5. Не было получено убедительных доказательств влияния геомагнитной активности на сезонную динамику ССС.

Отношения и деятельность: все авторы заявляют об отсутствии потенциального конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.