Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 16
1.1. Адаптация к физическим нагрузкам с позиции системного подхода 16
1.2. Вегетативная нервная система и физические нагрузки 19
1.3. Развитие вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы в онтогенезе 28
1.4. Возрастные аспекты развития сердечно-сосудистой системы и метаболических процессов у лиц, занимающихся спортом 36
Глава 2. Материалы и методы исследования 49
2.1. Материалы и организация исследования 49
2.2. Методы исследования 50
2.2.1. Антропометрические исследования 50
2.2.2. Физиологические методы исследования 51
2.2.3. Метод контрольного тестирования в лабораторных условиях 60
2.2.4. Оценка показателей биоэнергетики 67
2.2.5. Методы математической статистики 68
Глава 3. Вегетативная регуляция сердечно-сосудистой системы и энергообеспечение мышечной деятельности у спортсменов 70
3.1. Физическая работоспособность спортсменов разного возраста и пола 70
3.2. Возрастные закономерности развития сердечно-сосудистой системы у спортсменов 72
3.3. Динамика показателей сердечно-сосудистой системы при выполнении дозированных физических нагрузок спортсменами разного возраста и пола 80
3.4. Особенности энергообеспечения мышечной деятельности у спортсменов разного возраста и пола 87
3.5. Возрастные особенности вегетативного гомеостаза у спортсменов разного пола 93
3.6. Механизмы адаптационных реакций сердечно-сосудистой системы при выполнении кардиоваскулярных тестов у спортсменов разного возраста и пола 100
Глава 4. Индивидуально-типологические особенности организма спортсменов при адаптации к мышечным нагрузкам 117
4.1. Показатели вегетативного и гемодинамического гомеостаза у спортсменов с различным исходным вегетативным тонусом 117
4.2. Физическая работоспособность спортсменов с различным исходным вегетативным тонусом 125
4.3. Гемодинамические показатели спортсменов с различным исходным вегетативным тонусом при выполнении дозированных физических нагрузок 129
4.4. Показатели биоэнергетики у спортсменов с различным исходным вегетативным гонусом при выполнении дозированных физических нагрузок 139
4.5. Особенности срочной адаптации сердечно-сосудистой системы спортсменов с различным исходным вегетативным тонусом при проведении функциональных проб 144
Глава 5. Влияние направленности тренировочного процесса на организм спортсменов разного возраста 155
5.1. Физическое развитие и физическая работоспособность юных спортсменов, занимающихся различными видами спорта 155
5.2. Показатели сердечно-сосудистой системы юных спортсменов, занимающихся различными видами спорта 157
5.3. Энергообеспечение мышечной деятельности у юных спортсменов, занимающихся различными видами спорта 161
5.4. Особенности вегетативного гомеостаза у юных спортсменов, занимающихся различными видами спорта 164
5.5. Изменения в организме высококвалифицированных спортсменов при долговременной адаптации к физическим нагрузкам разной направленности 170
5.5.1. Влияние направленности тренировочного процесса на морфофункциональные показатели сердца высококвалифицированных спортсменов 171
5.5.2. Особенности периферического кровообращения при адаптации к нагрузкам разной направленности 175
5.5.3. Влияние направленности тренировочного процесса на показатели биоэнергетики спортсменов высокой квалификации 181
5.5.4. Влияние направленности тренировочного процесса на состояние регуляторных механизмов при долговременной адаптации к повышенному двигательному режиму 186
Глава 6. Состояние физиологических систем организма спортсменов на разных этапах годичного цикла 195
6.1. Динамические изменения функционального состояния спортсменов циклических видов спорта в годичном цикле подготовки (на примере шорт-трека) 196
6.2. Динамические изменения функционального состояния спортсменов игровых видов спорта в годичном цикле подготовки (на примере гандбола) 206
Глава 7. Обсуждение результатов исследования 215
Заключение 242
Выводы 246
Практические рекомендации 248
Библиографический список 249
Приложения 298
- Вегетативная нервная система и физические нагрузки
- Возрастные особенности вегетативного гомеостаза у спортсменов разного пола
- Показатели сердечно-сосудистой системы юных спортсменов, занимающихся различными видами спорта
- Динамические изменения функционального состояния спортсменов игровых видов спорта в годичном цикле подготовки (на примере гандбола)
Введение к работе
Актуальность исследования. Спорт высших достижений – деятельность, обусловливающая раскрытие предельных возможностей человека. Непрерывный рост спортивных достижений предполагает раннюю спортивную специализацию, что обусловливает необходимость выявления возрастных особенностей адаптации к интенсивным физическим нагрузкам. Важное место в системе подготовки высококвалифицированных спортсменов занимает проблема контроля тренировочного процесса, для решения которой необходимы знания о возрастных закономерностях адаптации к повышенному двигательному режиму. Сложность при оценке функционального состояния спортсмена и эффективности тренировочного процесса связана с тем, что признаки естественного возрастного развития своеобразно переплетаются с признаками развития, возникающими в результате приспособления организма к физическим нагрузкам.
Большинство ученых сходятся во мнении, что адаптация человека к изменяющимся факторам среды, в том числе и к мышечным нагрузкам, связана с саморегулированием многокомпонентных функциональных систем [Э.В. Земцовский, 1995; Р.М. Баевский, 2001, Ф.З. Меерсон, 1988; В.Д. Сонькин, 2007; И.Г. Нидеккер, 2010; В.В. Колпаков, 2011]. Физиологическое значение регуляции деятельности структур организма заключается в том, что она обеспечивает меру их осуществления, т.е. ту особенность, без которой реакция теряет свое биологически полезное значение и адаптивную роль [С.Е. Павлов, 2000; А.С. Солодков, 2000, 2005; Н.А. Фомин, 2003; Ж.А. Донина, 2011]. Изучение процессов адаптации с позиции системного подхода требует уточнения основных форм взаимосвязи организма как целого с внешним раздражителем, каковым становится систематическая спортивная тренировка [П.К. Анохин, 1980; К.В. Судаков, 2000].
По мнению ученых, функцию межсистемной регуляции при формировании приспособительных реакций организма в ответ на внешнее воздействие, в том числе, физические нагрузки, выполняет вегетативная нервная система, которая контролирует и изменяет состояние тканей и органов, приспосабливая их к деятельности целостного организма [Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова, 1988; А.Д. Ноздрачев, 1999; Н.И. Шлык, 2009; S. Nottin, 2002; S.L. Bolis, 2003; W. Jniq, 2006]. На протяжении индивидуального развития устойчивость организма к воздействию факторов внешней среды существенно меняется. На ранних стадиях онтогенеза организм особенно уязвим к повреждающему воздействию стресса, что делает актуальным изучение механизмов вегетативной регуляции при срочной и долговременной адаптации организма к физическим нагрузкам в разные возрастные периоды.
Актуальность темы исследования обусловлена и тем, что нарушение процессов вегетативной регуляции является одной из причин развития патологии сердечно-сосудистой системы и внезапной сердечной смерти у спортсменов [Э.В. Земцовский, 1995; Г.А. Макарова, 2002; Е.А. Дектярева, 2006; Е.А. Гаврилова, 2007; Ф.А. Иорданская, 2011; E. Kouidi, 2002; D. Corrado, 2006].
Основные физиологические системы организма, обеспечивающие выполнение физических нагрузок и контролируемые вегетативной нервной системой, – сердечно-сосудистая и энергообеспечения мышечной деятельности. Несмотря на значительное количество работ, отражающих возрастную динамику формирования сердечно-сосудистой системы [Р.А. Калюжная, 1980; И.О. Тупицын, 1998; А.Л. Похачевский, 2009; А.И. Зиятдинова, 2009; Р.А. Меркулова, 2011; P. Obert, 2001; N. Sato, 2004] и энергообеспечения мышечной деятельности [Л.Г. Харитонова, 1991; И.А. Корниенко, 2001-2007; В.Д. Сонькин, 2007, 2011; B.O. Eriksson, 1980; N. Boisseau, 2000], встречаются лишь единичные работы, отражающие динамику становления функции вегетативной нервной системы в формировании адаптивного ответа организма на воздействие внешней среды [Н.Б. Панкова, 2008; Ф.Г. Ситдиков, 2006; М.В. Шайхелисламова, 2008].
Исследования, направленные на изучение вегетативного обеспечения мышечной деятельности у спортсменов, представляют достаточный научный и практический интерес, так как, во-первых, дают возможность оценить вклад вегетативной нервной системы в достижение высоких спортивных результатов в разные возрастные периоды, во-вторых, позволяют выявить закономерности взаимодействия отделов вегетативной нервной системы в процессе срочной и долговременной адаптации к мышечным нагрузкам, в-третьих, позволяют установить особенности вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы у спортсменов, тренирующих различные физические качества. Данные исследования помогут определить основные направления и способы повышения адаптивных возможностей спортсменов разных возрастных групп к физическим нагрузкам и оптимизировать процесс подготовки высококвалифицированных спортсменов с целью сохранения здоровья и достижения ими высоких спортивных результатов.
В связи с этим, исследование, посвященное изучению вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы и энергообеспечения мышечной деятельности организма в процессе срочной и долговременной адаптации к физическим нагрузкам у спортсменов разных возрастных групп, является актуальным и своевременным.
Все изложенное обусловливает выбор цели и задач настоящего исследования.
Цель – изучить физиологические особенности вегетативного обеспечения мышечной деятельности у спортсменов разных возрастных групп при срочной и долговременной адаптации к физическим нагрузкам.
Задачи исследования:
1. Изучить особенности гемодинамического и вегетативного гомеостаза у спортсменов разного возраста и пола в состоянии относительного покоя.
2. Выявить взаимосвязь показателей, отражающих состояние вегетативной нервной системы с физической работоспособностью, с показателями гемодинамики и биоэнергетики у спортсменов разного возраста и пола при выполнении дозированных физических нагрузок.
3. Установить особенности срочной адаптации сердечно-сосудистой системы у спортсменов в зависимости от возраста, пола и исходного вегетативного тонуса при выполнении функциональных проб.
4. Определить роль отделов вегетативной нервной системы в формировании механизмов долговременной адаптации к повышенному двигательному режиму в зависимости от типологических особенностей организма.
5. Оценить влияние направленности тренировочного процесса на показатели сердечно-сосудистой системы, энергообеспечения и показатели вегетативного гомеостаза спортсменов разных возрастных групп
6. Исследовать состояние физиологических систем организма в годичном цикле тренировки у представителей циклических и игровых видов спорта.
Научная новизна. Получены научные данные, значительно расширяющие современные представления о роли вегетативной нервной системы в формировании механизмов срочной и долговременной адаптации к физическим нагрузкам у спортсменов разного возраста.
В ходе исследования впервые:
- выявлены различия в развитии отделов вегетативной нервной системы у спортсменов разного пола на начальных этапах занятий спортом: у спортсменок активность симпатического отдела в возрасте 9–14 лет обусловливает более зрелые реакции организма на внешнее воздействие, у спортсменов в возрасте 9–14 лет отмечены признаки «незрелости» как симпатического, так и парасимпатического отделов ВНС;
- установлено, что у спортсменов в детском и подростковом возрасте (9–14 лет) ведущая роль в реализации процессов срочной адаптации сердечно-сосудистой системы на внешнее воздействие принадлежит надсегментарному отделу ВНС, что проявляется повышением активности центральных подкорковых структур в управлении сердечным ритмом;
- доказано, что механизмы долговременной адаптации к мышечным нагрузкам определяются характером вегетативной регуляции: фоновая активность симпатического отдела ВНС обеспечивает высокий уровень физической работоспособности на начальных этапах адаптации (в возрасте 9–14 лет), фоновая активность парасимпатического отдела ВНС снижает уровень физической работоспособности в субмаксимальном режиме у детей и подростков, с увеличением возраста и стажа занятий у спортсменов с высокой фоновой активностью холинергических механизмов в регуляции сердечного ритма отмечено повышение адаптационно-приспособительных возможностей организма и рост работоспособности;
- обоснованы индивидуально-типологические особенности формирования механизмов срочной адаптации организма в зависимости от возраста и исходного вегетативного тонуса при выполнении спортсменами функциональных проб;
- установлено, что выраженность специфических изменений в работе аппарата кровообращения, показателях биоэнергетики и вегетативной регуляции при тренировке различных физических качеств зависит от этапа возрастного развития;
- выявлено, что у представителей циклических (шорт-трек) и игровых (гандбол) видов спорта в течение годичного цикла рост тренированности сопровождается усилением холинергических влияний на сердечный ритм и изменениями показателей биоэнергетики (увеличением окислительных и анаэробно-гликолитических возможностей организма); снижение работоспособности сопровождается усилением централизации в управлении сердечным ритмом в состоянии покоя и снижением функциональной активности симпатического отдела ВНС при выполнении функциональных проб.
Научно-практическая значимость. Полученные в ходе исследования данные о роли отделов вегетативной нервной системы в формировании механизмов срочной и долговременной адаптации к физическим нагрузкам дополняют и углубляют теорию общей адаптации и стресса, теорию функциональных систем, теорию онтогенеза. Результаты исследования существенно расширяют представления о роли вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы и энергообеспечения мышечной деятельности у спортсменов разного возраста и пола при долговременной адаптации к повышенному двигательному режиму. Использование функциональных проб (кардиоваскулярные тесты и пробы с физической нагрузкой) позволило расширить представления о механизмах срочной адаптации или дизадаптации сердечно-сосудистой системы у спортсменов разного возраста и пола с учетом индивидуально-типологических особенностей вегетативной регуляции.
Материалы диссертации используются в лекционных курсах и практических занятиях на кафедре медико-биологических основ физической культуры и спорта Сибирского государственного университета физической культуры и спорта (г. Омск), на кафедре спортивно-оздоровительного туризма, спортивной физиологии и медицины факультета физической культуры Томского государственного университета, в учебном процессе кафедры физического воспитания ФГБОУ ВПО НИ ТПУ (г. Томск). Научные положения и разработки используются в работе БУЗ «Врачебно-физкультурный диспансер» (г. Омск). Полученные в ходе исследования данные используются для мониторинга функционального состояния спортсменов и коррекции тренировочного процесса в Омском государственном училище Олимпийского резерва, БОУ ОО ДОД «СДЮСШОР» г. Омска.
Апробация и реализация работы. Материалы диссертации были представлены на конференциях всероссийского и международного уровня: Первый Международный научный конгресс «Спорт и здоровье» (Россия, Санкт-Петербург, 2003), Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы развития физической культуры и спорта в новом тысячелетии» (Кемерово, 2004, 2005, 2007, 2008), XIX Съезд физиологического общества им. И.П. Павлова (Екатеринбург, 2004), V Сибирский физиологический съезд (Томск, 2005), Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Физическая культура, здравоохранение и образование в свете идей В.С. Пирусского (Томск, 2007, 2008, 2011), Международная конференция по вопросам состояния и перспективам развития медицины в спорте высших достижений «Спортмед2007» (Москва, 2007, 2008, 2009, 2010), VI Сибирский физиологический съезд (Барнаул, 2008), XI Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Актуальные вопросы физической культуры и спорта» (Томск, 2008), IV Всероссийский симпозиум с международным участием «Вариабельность сердечного ритма: Теоретические аспекты и практическое применение» (Ижевск, 2008), Всероссийская научно-практическая конференция «Современное состояние и перспективы внедрения инновационных технологий в спорте и системе физкультурного образования» (Набережные Челны, 2008), XIII Международный научный конгресс «Современный олимпийский спорт и спорт для всех» (Казахстан, Алматы 2009), V Международная научно-практическая конференция «Физическая культура и здоровье студентов вузов» (Санкт-Петербург, 2009), Всероссийская научная конференция с международным участием «Нейрогуморальные механизмы регуляции висцеральных органов и систем в норме и при патологии» (Томск, 2009), III Международная научно-практическая конференция «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2010), V Международный конгресс «ЧЕЛОВЕК, СПОРТ, ЗДОРОВЬЕ» (Санкт-Петербург, 2011), Международный конгресс «Sportul Olimpic si sportul pentru toti» (Кишинев, 2011), Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Вариабельность сердечного ритма» (Чебоксары, 2011), Всероссийская с международным участием школа-конференция по физиологии мышц и мышечной деятельности «Системные и клеточные механизмы в физиологии двигательной системы» (Москва, 2009, 2011), IV Всероссийская с международным участием конференция по управлению движением, приуроченная к 90-летнему юбилею кафедры физиологии ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ» (Москва, 2012).
Положения, выносимые на защиту:
1. Формирование механизмов вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы у спортсменов завершается позднее, чем у не занимающихся спортом, и носит гетерохронный характер: у спортсменов мужского пола в детском и подростковом возрасте регуляция сердечного ритма характеризуется недостаточно выраженными влияниями как со стороны симпатического, так и парасимпатического отделов ВНС; у спортсменок в этом возрасте формирование вегетативной регуляции сердечного ритма приближается к уровню взрослого организма, что обусловливает более зрелые адаптационно-приспособительные реакции организма уже на начальных этапах занятий спортом.
2. Срочная адаптация сердечно-сосудистой системы спортсменов при выполнении функциональных проб зависит от этапа возрастного развития. Независимо от индивидуально-типологических особенностей организма (пола и исходного вегетативного тонуса), в детском и подростковом возрасте реализация процесса срочной адаптации сердечно-сосудистой системы происходит за счет активации высших надсегментарных структур ВНС – гипофизарно-гипоталамического уровня и коры больших полушарий, функциональная активность симпатического отдела выражена слабо. В более зрелом возрасте выявлены различные механизмы срочной адаптации сердечно-сосудистой системы у спортсменов с различным исходным вегетативным тонусом. В группе ваготоников срочная адаптация сердечно-сосудистой системы происходит за счет процессов саморегуляции, без подключения центральных структур; в группе эйтоников – за счет умеренной активации симпатического отдела ВНС; в группе симпатотоников – за счет избыточного увеличение активности адренергических механизмов и высших надсегментарных структур.
3. Фоновая активность отделов ВНС определяет механизмы долговременной адаптации к мышечным нагрузкам. Преобладание фоновой активности симпатического отдела ВНС обеспечивает высокий уровень работоспособности в субмаксимальном режиме у спортсменов в детском и подростковом возрасте, у взрослых спортсменов фоновая активность симпатического отдела становится лимитирующим фактором при выполнении физических нагрузок. Напротив, преобладание фоновой активности парасимпатического отдела ВНС снижает уровень физической работоспособности в субмаксимальном режиме у юных спортсменов, но с увеличением возраста и стажа занятий у ваготоников отмечено повышение адаптационно-приспособительных возможностей организма и рост работоспособности.
4. Характер адаптационных изменений при тренировке различных физических качеств зависит от этапа возрастного развития и зрелости физиологических систем организма. В детском и подростковом возрасте (9-16 лет) мышечные нагрузки не вызывают существенных специфических изменений показателей морфометрии, вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы и энергообеспечения мышечной деятельности, которые характерны для взрослых спортсменов.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 58 печатных работ, в том числе 17 – в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК России, и одна монография.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 320 страницах машинописного текста и состоит из введения, 7 глав собственных исследований, выводов, практических рекомендаций, приложений. Библиография включает 447 ссылок, в том числе 324 – работы отечественных авторов и 123 – зарубежных. Работа иллюстрирована 72 рисунками и 51 таблицей.
Личное участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации. Личный вклад автора в получение научных данных, изложенных в диссертации, состоит в теоретическом обосновании проблемы, определении направления исследований, организации и проведении экспериментов по изучению роли вегетативной регуляции в обеспечении мышечной деятельности у спортсменов. Автором самостоятельно проведена статистическая обработка результатов, их научный анализ и обсуждение, сформулированы выводы и положения, выносимые на защиту.
Вегетативная нервная система и физические нагрузки
В научной литературе представлены результаты исследований, которые подтверждают решающую роль вегетативной нервной системы в жизнедеятельности организма [A.M. Вейн, 1998; А.Д. Ноздрачев, 1999, 2001; P.M. Ба-евский, 2006; А.Р. Гиззатуллин, 2002; А.И Крупаткин, 2006; Г.В. Кмить, 2005; J. Jost, 1990; A.G. Chernikova, 2005; С L. Bolis, 2003; W. Jtinig, 2006], доказывают участие вегетативной нервной системы в процессах срочной и долговременной адаптации к физическим нагрузкам [Р.Д. Дибнер, 1994; А.П. Романчук, 2002; Ф.А. Иорданская, 1999; Э.В. Земцовский, 1995; Е.А. Гаври-лова, 2007; R. Perini, 2003; L.R. Davrath, 2006].
По современным представлениям вегетативная нервная система (ВНС) определяется как комплекс центральных и периферических клеточных структур, регулирующих необходимый для адекватной реакции всех систем функциональный уровень организма [А.Д. Ноздрачев, 1999; А.В. Богданов, 2005; Van Teeffelen, 2003].
В структуре ВНС различают сегментарный и надсегментарный отделы. Сегментарный отдел образуют центры блуждающих и симпатических нервов, которые являются второй ступенью иерархии нервных центров, регулирующих работу сердца.
ПІКШИМ isCi i/idiribriDiiVi u,v mp«jm D VJJJI апиомс лолл і л і riu\jlajiamy v . j УСЛОВНО в гипоталамусе различают переднюю, среднюю, заднюю нерезко разграниченные зоны скопления ядер. Передняя и средняя области гипоталамуса участвуют в регуляции парасимпатического отдела ВНС (трофотропные зоны), задняя - симпатического (эрготропные зоны). Гипоталамус представляет собой интегративный центр, который способен изменять любые параметры сердечной деятельности.
Клетки гипоталамуса выполняют регуляторную функцию, воспринимают изменение гомеостаза и обладают способностью трансформировать гуморальные изменения внутренней среды в нервный процесс. Нисходящее влияние гипоталамуса обеспечивает регулирование функций в основном через ВНС и гормоны гипофиза. Восходящее активирующее влияние также осуществляется нервным и гуморальным путем. Гипоталамус, регулируя функцию симпатического и парасимпатического отделов ВНС и секреторные функции эндокринных желез, обеспечивает вегетативный компонент всех сложных реакций в организме. Деятельность гипоталамуса контролируется высшими отделами центральной нервной системы (ЦНС): подкорковыми ядрами, мозжечком и корой больших полушарий, с которыми гипоталамус связан, как прямыми нервными путями, так и через ретикулярную формацию [Я.И. Ажипа, 1990; А. Д. Ноздрачев, 1999; V.M. Pokrovskii, 2005; L.K. McCorry, 2007 ].
В ретикулярной формации ствола мозга и бульбарных отделах моста имеется ряд образований, объединяемых в медуллярные и ромбэнцефальные циркуляторные центры. Их влияния в основном реализуются через изменение тонуса симпатических сосудосуживающих нервов. В свою очередь, тонус симпатических нервов постоянно изменяется под действием афферентных влияний от рецепторов сосудов и сердца. В настоящее время известно, что на функциональную активность сосудодвигательных центров могут влиять «неспецифические» афферентные сигналы, импульсы от дыхательных центров и высших отделов центральной нервной системы.
Можно сказать, что стволовой уровень обеспечивает поддержание вегетативного тонуса и достаточного уровня артериального давления в условиях обычной жизнедеятельности, а также в состоянии сна. Раздражение ретикулярной формации в области среднего и промежуточного мозга (особенно гипоталамуса) оказывает на сердечно-сосудистую систему как стимулирующее, так и тормозное действие. Гипоталамус (вместе с другими структурами лимбической системы) ответственен за координацию вегетативных, эмоциональных, поведенческих реакций и вегетативного обеспечения деятельности. Раздражение «эрготропной зоны» (каудальные отделы гипоталамуса) вызывает симпатическую активацию, сопровождающуюся повышением ЧСС, АД, сердечного выброса. Раздражение «трофотропной зоны» (ростральные отделы) оказывает тормозное действие на сердечно-сосудистую систему и вызывает реакции, направленные на восстановление энергетических резервов организма.
Парасимпатические влияния на сердечный ритм опосредуются высвобождением ацетилхолина терминалями блуждающего нерва, что приводит к увеличению калиевой проводимости клеточной мембраны [В. Sakmann, 1983] и угнетению пейсмекерного тока [D. Di Francero, 1988]. Симпатические влияния на сердце опосредуются высвобождением адреналина и норадрена-лина, которые усиливают кальциевый ток.
В норме вагусный тонус преобладает над симпатическим [M.N. Levy, 1971]. В покое вариабельность сердечного ритма в большей степени зависит от парасимпатических влияний [G.F. Chess, 1975], а афферентная активность блуждающего нерва находится под тоническим сдерживающим влиянием афферентной кардиальной симпатической активности [D. Cerati, 1991].
Как отмечают исследователи, хорошо сбалансированная вегетативная регуляция мышечной деятельности позволяет спортсмену максимально использовать свои функциональные возможности, обеспечивает необходимую экономизацию функций и определяет быстроту восстановительных процессов. Нарушение вегетативной регуляции служит ранним признаком ухудшения адаптации к нагрузкам и влечет за собой снижение работоспособности [Ф.А. Иорданская, М.С. Юдинцева, 1999; Н.Д. Граевская с соавт., 2007].
Сердечно-сосудистая система с её многоуровневой регуляцией представляет собой функциональную систему, конечным результатом деятельности которой является обеспечение заданного уровня функционирования целостного организма. Обладая сложным нервно-рефлекторным и нейро-гуморальными механизмами, система кровообращения обеспечивает своевременное адекватное кровоснабжение соответствующих структур. Любому заданному уровню функционирования целостного организма соответствует эквивалентный уровень функционирования аппарата кровообращения.
Адаптация сердечно-сосудистой системы к различным воздействиям, в том числе и к спортивным нагрузкам, взаимосвязана с метаболическими и энергетическими процессами, протекающими в организме, и может служить в качестве универсального индикатора адаптационно-приспособительной деятельности организма в целом. Гемодинамические показатели, а также показатели вариабельности сердечного ритма, отражают многие аспекты со стояния организма и его способность реагировать на изменяющиеся условия среды обитания [P.M. Баевский, 1984, 2003, 2006; А.Р. Киселев, 2005; L. Вег-nardi, 2000; J.P. Delaney, 2000].
Анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) является интегральным методом оценки механизмов регуляции физиологических функций в организме человека и животных, позволяет оценить общую активность регуля-торных механизмов, а также, соотношение между активностью симпатического и парасимпатического отделами вегетативной нервной системы.
К наиболее популярным методам анализа ВСР относят статистический анализ, вариационную пульсометрию и спектральный анализ. Эти методы применимы для оценки ВСР в состоянии покоя и при функциональных нагрузках [Н.Б. Амиров, 2008; И.Г. Нидеккер, 2006, 2010; О.Н. Кудря, 2010].
В настоящее время считается установленным, что HF - компонента спектра - или дыхательные волны, обусловлены парасимпатической активностью, тогда как LF - составляющая, по мнению многих авторов, связана с уровнем функционирования симпатической системы [P.M. Баевский, 2001; Г.В. Рябыкина, 2000; Н.Б. Хаспекова, 2000; В.М. Хаютин, 2002]. Наибольшие дискуссии на протяжении многих лет вызывает вопрос о природе VLF -колебаний. Одни авторы полагают, что VLF, как и LF - колебания ритма сердца, имеют симпатико-адреналовое происхождение [С.А. Котел ьни-ков,1999; В.И. Мамий, 2006; Н.Б. Хаспекова, 2000; В.Н. Мухин, 2011], другие говорят о, возможно, смешанной симпатико-парасимпатической природе колебаний сверхнизкой частоты, третьи считают [Н.Б. Хаспекова, 2000], что амплитуда VLF тесно связана с психоэмоциональным напряжением. По данным других авторов [А.Н. Флейшман, 1999, 2009], VLF является хорошим индикатором управления метаболическими процессами.
На сегодняшний день установлены закономерные изменения ВРС при ряде распространенных заболеваний: полиневропатиях, синкопальных состояниях, сахарном диабете, инфаркте миокарда, ревматических заболеваниях [Н.Б. Хаспекова, 1999, 2003; В.М. Хаютин, 1999, 2000; В.М. Михайлов, 2002; Г.В. Рябыкина, 2000; В.А. Снежицкий, 2004; Е.Я. Парнес, 2004; О.Г. Филимонова, 2008]. Считается доказанной связь между повышенным уровнем симпатической активности и возникновением фибрилляций желудочков сердца [P.J. Schwartz, S.G. Priori, 1990], а также протекторным действием активности блуждающего нерва, которая может предупреждать возникновение фибрилляции сердца [G.M. De Ferrari, 1995]. Установлена достоверная связь между отдельными параметрами функционирования автономной нервной системы и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний [P.J. Schwartz, 1990; Р.В. Согг, 1986; В. Lown, 1976], а также взаимосвязь риска смерти больных инфарктом миокарда со снижением вариабельности сердечного ритма [R.E. Kleiger, 1987; М.М. Wolf, 1978]. Полученные знания широко используются в клинической практике для диагностики и лечения данных заболеваний [Ф.Ф. Антоненко, 2006; Н.Б. Хаспекова, 2000, 2003; Г.В. Рябыкина, 2000; В.М. Михайлов, 2002].
Возрастные особенности вегетативного гомеостаза у спортсменов разного пола
Состояние вегетативной нервной системы (ВНС) - один из компонентов оценки функционального состояния организма спортсменов [Ф.А. Иорданская, 1997, 2011; Е.А. Гаврилова, 2007; Т.М. Брук, 2011]. Вегетативная нервная система выполняет функции межсистемной регуляции, контролируя и изменяя физиологическое состояние тканей и органов, приспосабливая их к деятельности целостного организма. Поэтому, среди различных факторов, определяющих спортивную работоспособность и функциональное состояние организма спортсмена, важная роль принадлежит именно ей.
Диагностика состояния ВНС включает анализ вегетативного тонуса, вегетативной реактивности и вегетативного обеспечения деятельности. Вегетативный тонус и реактивность дают представление о гомеостатических возможностях организма, а вегетативное обеспечение деятельности - о его адаптационном потенциале. Для исследования состояния вегетативной нервной системы мы использовали методы математической оценки вариабельности сердечного ритма: временной анализ ритма сердца, спектральный анализ ритма сердца, метод вариационной пульсометрии по P.M. Баевскому. Данные методы позволяют в полной мере оценить состояние механизмов регуляции физиологических функций в организме человека, активность регуляторных систем и звеньев неирогуморальнои регуляции сердца, активность симпатического и парасимпатического отдела ВНС [И.В. Бабунц с соавт., 2002; В.М. Михайлов, 2002; СВ. Грачев с соавт., 2007].
Анализируя показатели временного анализа ритма сердца выявили, что показатель RRNN (мс), отражающий активность симпатического отдела ВНС и гуморальных механизмов регуляции сердечного ритма, имеет тенденцию к увеличению у спортсменов мужского и женского пола. Наиболее значительный прирост данного показателя отмечен к 15-16 годам у спортсменов разного пола. В старших возрастных группах наблюдается стабилизация данного показателя (рис. 18А).
Суммарный эффект влияний на синоатриальный узел симпатического и парасимпатического отделов ВНС (по показателю SDNN, мс) изменяется следующим образом: у спортсменок наблюдается увеличение данного показателя до 15-16 лет, в дальнейшем отмечено незначительное снижение, у спортсменов изменение SDNN носит волнообразный характер (рис. 18Б). Значение самого короткого интервала R-Rmin при отсутствии нарушений ритма и проводимости отражает активность симпатической регуляции сердечного ритма. У спортсменов разного пола показатель R-Rmin увеличивается с возрастом. Следует отметить наибольший прирост данного показателя у юношей в возрасте 17-18 лет, у девушек к 15-16 годам (рис. 19А). Самые продолжительные интервалы наблюдаются в старших возрастных группах, начиная с 15-16 лет, как у юношей, так и у девушек (рис. 19Б).
При анализе активности гуморального канала регуляции сердечной деятельности методом вариационной пульсометрии отмечено достоверное увеличение показателя Мо в 15-16 лет по отношению к предыдущему возрастному периоду у спортсменов разного пола. Повышение централизации сердечного ритма (по показателям АМо и ИН) выявлено в возрастном диапазоне от 9 до 14 лет у спортсменов разного пола. Начиная с 15-летнего возраста, увеличивается влияние автономного контура на ритм сердца (табл. 12).
В последнее время широкое распространение получил спектральный метод исследования ВСР, показывающий распределение мощности по отдельным частотам в общем спектре сердечного ритма.
В результате проведенных нами исследований выявлены достоверные различия между спортсменами разного пола по показателям общей мощности спектра в возрасте 9-14 лет, т.е. на первоначальном этапе адаптации к физическим нагрузкам. Прослеживается разнонаправленная динамика данного показателя у лиц разного пола (рис. 20).
Мощность дыхательных волн, отражающая вагусный контроль сердечного ритма, составляет основной вклад в общую мощность спектра (в %) у мальчиков в возрасте 9-10, 11-12 и 13-14 лет (47%, 39% и 36%), у девушек в возрасте 15-16, 17-18, 19-20 и 21-25 лет (39%, 45%, 40%, 43%). Высокие значения ТР и HF, часто встречаемые у подростков, по мнению В.М. Михайлова (2002) следует трактовать как несовершенство регуляторных механизмов - «незавершенная адаптация», или, точнее, «поисковая стадия адаптации».
Таким образом, анализируя показатели спектрального анализа ВСР в состоянии покоя, следует отметить, что признаки «незрелости» регуляторных механизмов, в частности парасимпатического отдела ВНС, более ярко выражены у спортсменов мужского пола в возрастном диапазоне 9-16 лет. Увеличение парасимпатических влияний на сердечный ритм в старших возрас тных группах у девушек, вероятно, следует рассматривать как результат влияния систематических занятий спортом на сердечно-сосудистую систему. На сегодняшний день установлено, что активность сегментарных отделов ВНС (симпатического и парасимпатического) не сводится к простому антагонизму, а имеет характер сложных реципрокных взаимодействий, варьирующих в зависимости от конкретного вида адаптивной деятельности организма [А.Д. Ноздрачев, 2001]. Можно предположить, что повышенная активность парасимпатического отдела ВНС у мальчиков в возрастном диапазоне 9-16 лет связана с отставанием в созревании симпатического отдела.
Показатели сердечно-сосудистой системы юных спортсменов, занимающихся различными видами спорта
По мнению Ф.З. Меерсона (1988), направленность тренировочного процесса является главным и определяющим фактором в организации функции аппарата кровообращения - принцип преимущественного структурного обеспечения систем, доминирующих в процессе адаптации.
По результатам наших исследований выявлены достоверные различия между спортсменами 9-10 лет с разной направленностью тренировочного процесса по показателям ЧСС и ДП (табл. 24). Следует отметить, что спортсмены 2 группы, тренировочный процесс которых направлен на развитие выносливости, имели более высокие показатели по сравнению с представителями 1 группы. Таким образом, в возрасте 9-10 лет не отмечены признаки экономичности в работе сердечно-сосудистой системы при тренировке на выносливость, о чем говорят многие исследователи [Б.К. Каражанов, 1991; З.Б. Белоцерковский, 2005; А.П. Исаев, 2009].
В возрасте 11-12 и 13-14 лет статистически значимых различий между группами с разной направленностью тренировочного процесса по гемодинамическим показателям не выявлено (табл. 24). Снижение частоты сердечных сокращений в состоянии относительного покоя у представителей 2 группы отмечено только в возрасте 15-16 лет (табл. 24).
Анализ морфофункционального состояния аппарата кровообращения выявил статистически значимые различия лишь по отдельным показателям (УО, ММЛЖ, КДО/ММЛЖ) между подростками, занимающимися разными видами спорта (табл. 25).
Отсутствие существенных различий по показателям морфометрии миокарда связано, вероятно, с динамическим характером нагрузок, преобладающих в тренировочном процессе подростков, участвующих в исследовании и отсутствии резко выраженной специализации на этапе спортивного совершенствования в данных видах спорта. Тем не менее, уже в подростковом возрасте, отмечены различные тенденции в развитии механизмов долговременной адаптации сердца к нагрузкам разной направленности. В частности, у спортсменов первой группы (хоккей) в 15-16 лет адаптация миокарда к гиперфункции происходит за счет дилятации левого желудочка: значения КДО увеличиваются на 16% по отношению к возрасту 13-14 лет. У пловцов в возрасте 15-16 лет при незначительном увеличении объема левого желудочка (на 7%), отмечены признаки гипертрофии миокарда (увеличение МЖП на 9% и ЗСЛЖ на 6%, снижение КДО/ММЛЖ на 12%). Статистически значимые различия по показателям УО в возрасте 15-16 лет может быть связано с перестройкой метаболизма как скелетных, так и сердечной мышцы.
Биохимическими маркерами состояния миокарда и печени являются такие ферменты, как АЛТ, ACT, КФК, ЛДГ, поэтому изучение активности этих ферментов у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса, является весьма актуальным.
Аспартатаминотрансфераза (ACT) наиболее активна в клетках сердца, а аланинаминотрансфераза (АЛТ) - в печени. Одновременное определение активности аминотрансфераз является ценным диагностическим тестом. Соотношение активностей ACT/АЛТ, которое называют «коэффициент де Рити-са», в норме равно 1,33±0,42. При повреждении клеток миокарда это соотношение резко возрастает, при повреждении клеток печени снижается.
У спортсменов в возрасте 13-14 и 15-16 лет активность ACT и АЛТ находилась в пределах возрастных норм (табл. 26).
Вместе с тем отмечено статистически значимое увеличение показателя АСТ/АЛТ в группе подростков, тренировочный процесс которых направлен на развитие выносливости. Это свидетельствует о напряжении миокарда и повышении проницаемости миокардиоцитов, вызванных несоответствиием объема и интенсивности нагрузок функциональным возможностям растущего организма. Накапливающийся в миокардиальных клетках лактат усиливает катаболизм пуриновых мононуклеотидов до гипоксантина. Окисление последнего сопряжено с образованием кислородных метаболитов, повреждающие мембранные структуры [В.В. Корнякова, В.Д. Конвай, 2012].
С этим явлением можно связать и повышение активности креатинфос-фокиназы (КФК) и лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в крови подростков, тренировочный процесс которых направлен на развитие скоростно-силовых качеств (табл. 26). Изменения в структуре метаболизма происходят как в сердечной, так и в скелетных мышцах.
Динамические изменения функционального состояния спортсменов игровых видов спорта в годичном цикле подготовки (на примере гандбола)
Спортивные игры характеризуются высокой интенсивностью игровых действий, быстрыми переключениями по ходу игры, силовыми противоборствами, широким разнообразием используемых игровых приемов в нападении и защите. Все это требует от спортсмена не только хорошей технико-тактической подготовки, но и высокого уровня развития общей и специальной физической подготовленности. Кроме того, длительный соревновательный период в спортивных играх предъявляет особые требования к планированию тренировочного процесса и методам оперативного контроля для своевременной коррекции тренировочного процесса и выявления донозологиче-ских состояний у спортсменов.
Исследование проводилось на базе команды высшей лиги «Скиф» (г. Омск). В исследовании приняли участие 22 спортсмена, средний возраст 20,3±1,7 лет. Спортивная квалификация - от 1 взрослого разряда до мастера спорта.
Обследование спортсменов проводили 6 раз в течение годичного цикла: 1 обследование - начало подготовительного периода, 2 обследование -конец подготовительного периода. 3 обследование - начало соревновательного периода, 4 обследование - соревновательный период (окончание 1 круга игр), 5 обследование - соревновательный период (начало 2 круга игр), 6 обследование - конец соревновательного периода.
По результатам исследования было выявлено, что показатели физической работоспособности в смешанном режиме (тест PWCno) достоверно увеличились к началу соревновательного периода, но в течение соревновательного периода оставались на достигнутом уровне (табл.7). Абсолютные показатели физической работоспособности в анаэробном режиме достоверно выросли к началу соревновательного периода, что связано с изменением массы тела спортсменов в подготовительном периоде. Однако в пересчете на 1 кг массы тела (Wcy6/Kr) показатели не имели достоверных различий в течение всего годичного цикла (табл.46).
Один из факторов, обеспечивающих прирост физической работоспособности - изменение биоэнергетических параметров. Как показали результаты исследования, у гандболистов к началу соревновательного периода достоверно увеличились окислительные возможности организма (по показателям МПК), в течение соревновательного периода эти показатели не изменялись (табл. 47). Биоэнергетические показатели, обеспечивающие выполнение нагрузок в анаэробном режиме (гликолитическая емкость, эффективность анаэробного гликолиза, максимальная концентрация лактата) не имели достоверных различий в течение всего годичного цикла (табл.47). Полученные данные объясняют отсутствие прироста физической работоспособности в субмаксимальной зоне мощности при выполнении спортсменами дозированных нагрузок.
Энергообеспечение мышечной деятельности - не единственный фактор, обеспечивающий работоспособность спортсмена. Как отмечают многие исследователи, рост тренированности сопровождается совершенствованием механизмов регуляции. Для исследования механизмов регуляции целесообразно использовать показатели сердечно-сосудистой системы, которая является индикатором адаптационно-приспособительных реакций целого организма [P.M. Баевский, 1984 и др.]
При анализе гемодинамических показателей в состоянии относительного покоя отмечено достоверное снижение ЧСС, ДАД, ДП к началу соревновательного периода. По показателям САД, СО, МОК подобной закономерности не выявлено (табл.48). Полученные результаты могут быть связаны с изменениями в работе системы регуляции.
Функциональная система регуляции кровообращения представляет собой многоконтурную, иерархически организованную систему, в которой доминирующая роль отдельных звеньев определяется текущими потребностями организма. Наиболее простая двухконтурная модель регуляции сердечного ритма, предложенная P.M. Баевским (1984), основывается на кибернетическом подходе, при котором система регуляции синусового узла может быть представлена в виде двух взаимосвязанных уровней (контуров): центрального и автономного.
Согласно двухконтурной модели управления ритмом сердца, у гандболистов к началу соревновательного периода достоверно снижается влияние центрального контура (по показателям АМо и ИН) и увеличивается влияние автономного контура управления ритмом сердца. Такое соотношение сохраняется в течение первого круга соревнований. Во втором круге, напротив, отмечено увеличение централизации сердечного ритма и снижение активности автономного контура. Активность гуморального канала в управлении ритмом сердца усиливается к началу первых стартов и удерживается на достигнутом уровне в ходе всего соревновательного периода (табл.49).
При использовании двухконтурной модели управления ритмом сердца ограничивается число изучаемых регуляторных механизмов (контуров управления), сужается диапазон изучаемых управляющих воздействий, поэтому целесообразно использовать и другие методы изучения вариабельности ритмом сердца, в частности использование спектрального анализа ВСР позволяет выделить участие и вклад сегментарных и надсегментарных отделов вегетативной нервной системы на сердечный ритм.
Как показали результаты исследования, в течение подготовительного периода и первой половине соревновательного происходит достоверное увеличение общей мощности спектра, что свидетельствует о росте тренированности спортсменов. Рост общей мощности спектра происходит за счет увеличения всех составляющих спектра, хотя основной вклад принадлежит HF-компоненту.
