Jak koronawirus wpływa na organizm młodych osób?

Nawet lekkie przechorowanie COVID-19 może wpływać na aktywność autonomicznego układu nerwowego, także kilka tygodni po zakażeniu – to główny wniosek z badań przeprowadzonych przez naukowców z Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej i lekarzy ze szpitala Ministerstwa Spraw Wewnętrznych i Administracji w Warszawie.

Zespół rozpoczął prace w 2020 roku, kiedy o skutkach przebycia COVID-19, szczególnie łagodnego i bezobjawowego, nie było wiadomo zbyt wiele. Pierwsze badania skupiały się wtedy głównie na ciężkich przypadkach. Tak narodził się pomysł, żeby sprawdzić aktywność autonomicznego układu nerwowego u młodych osób, w dobrej kondycji i bez żadnych chorób towarzyszących w 4-6 tygodni po zakażeniu SARS-CoV-2. Sprawdzić, a następnie porównać z grupą kontrolną, która nie chorowała.

Po pierwsze – przebadać

W badaniu wzięło udział ok. 100 mężczyzn w wieku 20-25 lat. Do grupy badanej wybrano studentów Szkoły Głównej Służby Pożarniczej w Warszawie, gdzie chwilę wcześniej znajdowało się ognisko zakażeń, a do grupy kontrolnej – studentów z innych warszawskich uczelni.

– Każdy z uczestników miał wykonywany zestaw badań, w tym 24-godzinne badanie holterowskie, które może być wykorzystane do analizy zmienności rytmu serca (heart rate variability) – opowiada dr inż. Mateusz Soliński z Wydziału Fizyki PW. – Analizując tę zmienność, możemy uzyskiwać informacje na temat aktywności autonomicznego układu nerwowego, czyli tej jego części, nad którą nie mamy bezpośredniej kontroli.

Autonomiczny układ nerwowy dzieli się na dwie gałęzie: przywspółczulną, aktywującą się w czasie relaksu i odprężenia oraz współczulną, której aktywność wzrasta, gdy znajdujemy się w stanie pobudzenia i stresu. Zmiana balansu między obiema gałęziami występuje również w trakcie chorób i stanów zapalnych wywoływanych przez zakażenia wirusowe i bakteryjne. Dochodzi wtedy do zaburzenia homeostazy organizmu, czyli równowagi procesów biologicznych, kiedy to organizm próbuje dostosować się do zmian w fizjologii na skutek obecności patogenu. Czujemy się wtedy zazwyczaj niekomfortowo, a organizm zużywa więcej zasobów energetycznych, żeby móc funkcjonować w stanie nierównowagi. Kluczową rolę w tym procesie odgrywa właśnie autonomiczny układ nerwowy.

Nietypowe metody

Do badania zmienności rytmu serca naukowcy z PW i lekarze z MSWiA wykorzystali szereg matematycznych metod analizy sygnałów – od najprostszych, takich jak średnia arytmetyczna czy odchylenie standardowe, po naprawdę złożone metody nieliniowe. 

– Właśnie metody nieliniowe, które nie są zbyt często wykorzystywane w praktyce klinicznej, ujawniły subtelne, lecz istotne statystycznie różnice między grupą badaną a kontrolną – mówi dr inż. Mateusz Soliński. – To dlatego, że metody te dotykają problemów złożoności i efektów, których nie sposób dopatrzeć się gołym okiem, analizując wykresy sygnałów. Niesamowitą cechą szeregów czasowych RR (czyli zbioru odległości czasowych pomiędzy załamkami R oznaczanych w sygnale EKG), które wykorzystaliśmy do analizy, jest to, że mają one właściwości multifraktalne (jest to sygnał samopodobny, tzn. taki, którego części są podobne do całości). Okazuje się, że to właśnie metody analizujące multifraktalność wskazały na różnice pomiędzy porównywanymi grupami. Dodatkowo, zauważyliśmy również istotną różnicę w średniej liczbie interwałów czasowych RR przypadającej na jeden oddech.

Co z tego wynika?

Wyniki uzyskane przez naukowców pokazują, że zakażenie koronawirusem, nawet kiedy objawy są lekkie lub nie ma ich wcale, nie pozostaje bez wpływu na funkcjonowanie organizmu.

– U ozdrowieńców zaobserwowaliśmy zmiany sprzężenia rytmów serca i oddechowego oraz wyższą aktywność układu przywspółczulnego – wyjaśnia dr inż. Mateusz Soliński. – Przypuszczamy, że może mieć to związek z zaburzeniami krążenia płucnego u osób z COVID-19. Krążenie to odpowiada za transportowanie krwi z serca do płuc i jej natlenianie.

Wyniki oraz wnioski z badania mogą być cenne zarówno dla lekarzy, naukowców, jak i samych pacjentów, którzy przeszli zakażenie SARS-CoV-2. Lekarze dostają kolejny dowód na to, że analiza zmienności rytmu serca jest cennym narzędziem nieinwazyjnego monitorowania stanu zdrowia pacjenta i może być wykorzystywana w praktyce klinicznej.

Naukowcy zdobywają nową wiedzę na temat zmian autonomicznego układu nerwowego oraz potencjału nieliniowych metod analizy sygnałów. Natomiast pacjenci mogą poszerzyć swoją świadomość konsekwencji zakażenia.

Więcej o wynikach można przeczytać w artykule „Heart rate variability comparison between young males after 4–6 weeks from the end of SARS‑CoV‑2 infection and controls”, opublikowanym w prestiżowym czasopiśmie „Scientific Reports”.

Autorami publikacji są naukowcy z Wydziału Fizyki PW: dr inż. Mateusz Soliński, dr inż. Monika Petelczyc, dr hab. inż. Teodor Buchner, mgr inż. Joanna Aftyka, prof. dr hab. inż. Jan Jacek Żebrowski oraz lekarze ze szpitala MSWiA: prof. Agnieszka Pawlak, prof. Robert Gil, prof. Zbigniew J. Król.