Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Особенности механизмов адаптации организма спортсменов- профессионалов к высоким физическим нагрузкам 13
1.1. Показатель вариабельности сердечного ритма спортсменов при адаптации к различным физическим нагрузкам 17
1.2.Адаптация респираторной системы к нагрузкам различной энергетической «стоимости» 27
1.3.Роль биохимических процессов в адаптации к высоким нагрузкам в организме человека 32
Глава 2. Материал и методы исследования 46
2.1. Характеристика исследованного контингента студентов 47
2.2. Методы анализа вариабельности сердечного ритма 48
2.2.1 Метод вариационной пульсометрии 49
2.2.2.Метод спектрального анализа 53
2.3. Метод компьютерной спирографии 56
2.4. Биохимические методы 60
2.4.1. Определение биологической активности лактатдегидрогеназы в сыворотке крови человека оптимизированным кинетическим методом 61
2.4.2. Определение биологической активности креатинфосфокиназы в сыворотке крови человека оптимизированным кинетическим методом 62
2.4.3. Определение концентрации креатинина в сыворотке крови человека псевдокинетическим двухточечным методом, основанным на реакции Яффе 63
2.4.4. Определение концентрации молочной кислоты в сыворотке крови человека энзиматическим колориметрическим методом 64
2.5.Методы статистической обработки результатов исследования 64
Глава 3. Функционирование кардио-респираторной системы юношей-спортсменов высокой квалификации с учетом метаболизма мышечной ткани 67
3.1. Особенности вариабельности сердечного ритма у спортсменов с различной двигательной активностью 68
3.2. Оценка вариабельности сердечного ритма спортсменов, занимающихся с различной двигательной нагрузкой, методом спектрального анализа 80
3.3. Функциональное состояние респираторной системы юношей-спортсменов 92
3.4. Особенности метаболизма мышечной ткани у юношей, занимающихся скоростно-силовыми видами спорта и видами спорта с преимущественным проявлением выносливости 103
Глава 4. Взаимозависимость функциональных и биохимических параметров в рамках целостности организма в юношеском периоде онтогенеза 119
Обсуждение результатов исследования 134
Выводы 155
Список использованной литературы 157
Приложение 183
- Показатель вариабельности сердечного ритма спортсменов при адаптации к различным физическим нагрузкам
- Характеристика исследованного контингента студентов
- Особенности вариабельности сердечного ритма у спортсменов с различной двигательной активностью
- Взаимозависимость функциональных и биохимических параметров в рамках целостности организма в юношеском периоде онтогенеза
Введение к работе
Актуальность исследования
Одной из актуальных медико-биологических проблем является оценка функционального состояния систем жизнеобеспечения организма человека в различные периоды онтогенеза. Указанное обусловливает целесообразность теоретической и практической ее разработки, необходимость развертывания соответствующих научных исследований и выработку методических подходов к формированию и сохранению здоровья (Шаханова А.В., Хасанова Н.Н., Чермит К.Д., 2002; Бартош О.П., Соколов А.Я., 2006; Драгич О.А., 2006). Общепризнано, что ведущими критериями здоровья являются физическое развитие и адаптационные возможности организма (Энуаров С.Ф., 1994; Бутова О.А., 1999; Солодков А.С., 2000; Аганянц Е.К., Бердичевская Е.М. и соавт., 2001; Агаджанян Н.А., 2005).
Одной из сфер, в которой активно реализуются молодые люди, является спорт высших достижений. В связи с этим юношеский спорт является объектом пристального внимания биологов и медиков, так как напряженность тренировочной и соревновательной деятельности часто выступает фактором неблагоприятного развития организма (Кучкин С.Н, Бакулин С.А., 2001; Беляев Н.Г., 2002; Волков Н.И., Попов О.П. и соавт., 2005; Высочин Ю.В., Денисенко Ю.П. и соавт., 2005).
В современных условиях возможность эффективного управления подготовкой спортсменов, занимающихся спортом на профессиональном уровне определяется интеграцией различных направлений фундаментальных биологических исследований по изучению механизмов адаптации к физическим нагрузкам с учетом специфических особенностей профессионального спорта (Коновалова Г.М., 2003; Козлов И.М., Самсонова А.В.,2003; Макарова Г.А., Игельник М.Л. и соавт., 2007).
Известно, что занятия различными видами спорта стимулируют
адаптационные перестройки управления и функционирования кардио-
респираторной системы, обусловленные текущими потребностями организма
при выполнении спортивных нагрузок. Напряженная мышечная деятельность
также сопровождается значительными метаболическими и
гематологическими изменениями. Длительное функционирование организма в подобных условиях может явиться причиной истощения его функциональных резервов, выраженной в состояниях физического перенапряжения и перетренированности. Биохимические показатели позволяют уже на ранней стадии диагностировать признаки переутомления и вносить коррективы в тренировочный процесс, применять необходимые реабилитационные средства (Рогозкин В. А., Назаров И.Б. и соавт., 2000; Беляев Н.Г., 2002 Теплый Д.Л., Кондратенко Е.И. и соавт., 2005). Это вполне закономерно с позиции функциональной системы гомеостаза и достижения полезного приспособительного эффекта за счет взаимодействия совокупности систем организма (Коцарь Ю.А., 1997; Викулов А.Д., Немиров А.Д. и соавт., 2005).
Адаптация к мышечной деятельности является системным ответом организма, направленным на достижение высокой тренированности и минимизацию физиологической «цены». Поскольку, наиболее полное представление об адаптации организма к нагрузке может быть получено при комплексном сопоставлении функциональных и биохимических параметров, постольку оправданным представляется выявление закономерностей взаимодействия физиологических и биохимических параметров в обеспечении специальной подготовленности организма спортсменов, занимающихся спортом на профессиональном уровне.
Работы, раскрывающие особенности адаптации юношеского организма
к физическим нагрузкам различной двигательной активности, как правило,
носят фрагментарный характер, содержат немало противоречий и спорных
вопросов. Появление в последнее время работ по комплексному
исследованию процессов адаптации организма к физическим нагрузкам
направлено в основном на изучение функциональной активности систем жизнеобеспечения без учета онтогенетических особенностей развития и активности процессов энергообразования в мышечной ткани (Ванюшин Ю.С., 2003; Жужгов А.П., 2003; Казин Э.М., Варич Л.А., 2005)
В соответствии с указанным, закономерности функционирования кардио-респираторной системы и метаболизма мышечной ткани при разнонаправленных внешне средовых воздействиях физических упражнений на юношеский организм изучены не в полной мере. Их изучение является важным условием понимания и регулирования механизмов адаптации человека.
Цель диссертационного исследования
Выявить закономерности функционирования кардио-респираторной системы и особенности метаболизма мышечной ткани у юношей, занимающихся скоростно-силовыми видами, спорта и видами спорта с преимущественным проявлением выносливости.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
Оценить механизмы регуляции кардиоритма юношей спортсменов, занимающихся на профессиональном уровне видами спорта с различными режимами двигательной активности.
Выявить резервные возможности респираторной системы юношей - спортсменов высокой квалификации.
Установить биохимические изменения в анаэробном энергообеспечении организма профессиональных спортсменов
Обосновать степень и характер взаимосвязей параметров кардио-респираторной системы и биохимических показателей крови организма спортсменов с учетом спортивной специализации.
Научная новизна исследования
Доказано, что резервные возможности сердечно-сосудистой системы спортсменов, занимающихся скоростно-силовыми видами спорта,
обусловлены сбалансированностью трофо- и эрготропных влияний и
высокой степенью внутрисистемного и межсистемного гомеостаза.
Обнаружено, что адаптивные возможности организма спортсменов, занимающихся видами спорта с преимущественным " проявлением выносливости, обусловлены трофотропным влиянием при возрастании роли рабочих структур автономного контура в регуляции ритма сердца.
Для юношей занимающихся скоростно-силовыми видами спорта характерно., увеличение значений скоростных и объемных показателей в состоянии физиологического покоя в сравнении с юношами, не занимающимися спортом, при отсутствии достоверных изменений большинства из них после нагрузки. Для юношей, занимающихся видами спорта, с преимущественным проявлением выносливости, характерно увеличение резервных возможностей дыхательной системы после нагрузки на фоне максимально высоких показателей в покое.
Выявлено, что гомеостатический диапазон изменений параметров анаэробного энергообразования, при различных двигательных нагрузках, в процессе адаптации в юношеском организме, свидетельствует об изменении механизмов энергообразования. В организме спортсменов скоростно-силовых видов спорта в условиях физиологического покоя, роль гликолитического механизма энергообразования энергии минимальна, при максимальном увеличении показателей после нагрузки. У спортсменов, занимающихся видами спорта, направленными на развитие выносливости, использование этих ресурсов в состоянии физиологического покоя происходит в достоверно большем объеме, причем в ответ на нагрузку происходит усиление гликолиза.
Максимальная активность креатинфосфокиназы и возрастание концентрации креатинина выявляет резервные возможности данного механизма энергообразования у юношей, занимающихся скоростно-силовыми видами спорта, что позволяет рассматривать это как биохимический маркер адаптации в данной группе.
Впервые выявлены корреляционные связи функциональных и
биохимических параметров в рамках целостности развития юношеского организма в состоянии физиологического покоя и после нагрузки. В организме спортсменов скоростно-силовых видов спорта, возрастание вагусных влияний на кардиоритм ассоциировано со снижением активности креатинфосфакиназного энергообразования. Выявленные однонаправленные заметные корреляционные связи показателей анаэробного гликолиза с параметрами, отражающими контуры управления кардиоритмом, характеризуют активность звеньев регуляторного механизма у спортсменов, с преимущественным проявлением выносливости.
Теоретическая значимость исследования
Полученные данные расширяют представления о механизмах регуляции сердечно-сосудистой системы у спортсменов разных групп видов спорта, позволяя выявить резервные возможности, тем самым углубляя представления о процессе и характере адаптации человека к внешне средовым воздействиям и воздействиям физических упражнений в частности. Выявленные закономерности взаимодействия параметров кардио-респираторной системы и биохимических показателей крови организма спортсменов позволяют уточнить представления о влиянии деятельности на изменение организма в онтогенезе, сформулировать физиологическую базу совершенствования теории и методики спортивной тренировки, спортивной медицины, спортивной физиологии. Обосновать нормы ответной реакции организма на воздействие разнонаправленных физических упражнений и тем самым приблизиться к пониманию физиологической нормы и предпатологических состояний.
В связи с тем, что процесс адаптации в определенной мере управляем, установленные нами механизмы взаимодействия центрального и эффекторного звеньев функциональной системы помогут приблизиться к решению задачи оптимизации процесса адаптации.
Практическая значимость исследования
Полученные знания, углубляя представления об индивидуальных и
типологических особенностях процесса адаптации организма, могут быть эффективно использованы при спортивном отборе и управлении тренировочным процессом, прогнозировании переутомления и перетренировки, разработки мер профилактики и реабилитации в условиях срыва процесса адаптации.
Выявленные особенности взаимодействия между главными звеньями функциональной адаптивной системы в условиях воздействия различных двигательных режимов на юношеский организм открывают возможности управления адаптивным процессом путем влияния на отдельные звенья функциональной системы.
Теоретические положения и выводы настоящей работы используются в учебном процессе медико-биолого-химического факультета Ставропольского государственного университета, при преподавании базовых дисциплин, дисциплин специализации и магистерских курсов. Результаты исследования и рекомендации используются в учебно-тренировочном процессе сборных команд Ставропольского государственного университета по футболу и волейболу, применяются в работе педагогического коллектива общеобразовательной школы №6 Шпаковского района, Ставропольского края и направлены на повышение качества знаний получаемых школьниками, интересы которых связаны с углубленным изучением биологии.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Степень внутрисистемного и межсистемного гомеостаза обусловлена
трофотропными механизмами и преобладанием роли центрального контура
регуляции сердечного ритма у юношей, занимающихся скоростно-силовыми
видами спорта и доминированием автономного контура регуляции у
спортсменов, занимающихся видами спорта с преимущественным
проявлением выносливости.
2. Различный уровень резервных возможностей респираторной
системы характеризуется максимальным увеличением скоростных и
объемных показателей в организме спортсменов, занимающихся видами
спорта, с преимущественным проявлением выносливости и минимальным увеличением показателей у спортсменов, занимающихся скоростно-силовыми видами спорта, после нагрузки на фоне высоких значений в условиях физиологического покоя.
Анаэробное энергообеспечение организма, при занятиях спортом на профессиональном уровне проявляется в различной степени активности креатинфосфакиназного и гликолитического анаэробного механизмов энергообразования. В организме юношей, занимающихся скоростно-силовыми видами спорта, усилена роль и креатинфосфакиназного, и гликолитического, а в организме юношей, занимающихся видами спорта, с преимущественным проявлением выносливости - гликолитического механизмов энергообразования.
Характер и степень взаимосвязей параметров кардио-респираторной системы и биохимических показателей анаэробного метаболизма в юношеском организме зависит от спортивной специализации. Смещение механизмов регуляции кардиоритма в сторону автономного контура в организме спортсменов, с преимущественным проявлением выносливости, сопряжено с уменьшением количества лактата, в организме спортсменов, занимающихся скоростно-силовыми видами спорта, сопряжено со снижением активности креатинфосфокиназы.
Апробация работы
Основные положения диссертационного исследования представлены на региональных научно-методических конференциях (Ставрополь, 2004-2009 гг.), международной научно-практической конференции «Управление функциональными системами организма» (Ставрополь, 2005 г.), 5-й научно-практической конференции с Международным участием «Достижения фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины» (Астрахань, 2006 г.), на симпозиуме XX Съезда физиологов России «Экология и здоровье» (Москва, 2007 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Физиология адаптации» (Волгоград, 2008 г.),
XVI Международной научной конференции «Циклы природы и общества» (Ставрополь, 2008 г.).
Публикации
По результатам исследований опубликовано 13 работ, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ для опубликования результатов кандидатских и докторских диссертаций (личный вклад автора - 85 %).
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 182 страницах компьютерного текста, содержит 10 таблиц, иллюстрирована 32 рисунками. Работа состоит из введения, 4-х глав, обсуждения полученных результатов, выводов, списка использованной литературы, включающего 220 отечественных и 55 иностранных источников, приложения.
Показатель вариабельности сердечного ритма спортсменов при адаптации к различным физическим нагрузкам
Одной из основных проблем адаптации организма к окружающей среде является адаптация сердца к физическим нагрузкам, так как ограниченная способность сердца к увеличению своих функциональных возможностей часто становятся препятствием для дальнейшей адаптации всего организма (Фомин Н.А., 2003). В процессе адаптации к физическим нагрузкам происходит перестройка всех звеньев нейрогуморальной регуляции системы кровообращения (Тристан В.Г., 1994).
Общеизвестна роль вегетативной нервной системы в формировании адаптационных реакций, выявлении резервов регулирующих и регулируемых механизмов при действии на организм человека средовых факторов. Данные, полученные при изучении комплексной вегетативно-гуморально-гормональной системы, показывают, что поддержание гомеостаза в определенных границах, изменяющего свой ритм, осуществляется за счет смены активности его симпатических, парасимпатических и гуморально-метаболических компонентов (Шаханова А.В., Хасанова Н.Н., Чермит К.Д., 2003). В аспекте указанного понятна необходимость всестороннего изучения вегетативной нервной системы при оценке состояния здоровья (Баевский P.M., Шлык Н.И., 1996; Агулова Л.П., 1999; Бутова О.А., 1999, 2005; Берсенева А.П. МинаковЭ.В., Стрелецкая Г.Н., 2001).
Нейрогуморальные механизмы регуляции сердечного ритма представляют собой одну из наиболее активно изучаемых в настоящее время проблем в спортивной физиологии и медицине. Это связано с тем, что сердечный ритм отражает фундаментальные соотношения в функционировании не только сердечно-сосудистой системы, но и всего организма в целом, так как является отражением функционирования автономной (вегетативной) нервной системы. Известно, что ЧСС является чутким маркером состояния вегетативного гомеостаза организма, одной из первых реагирует на его изменения при адаптации к физическим нагрузкам (Баевский P.M., Лаубс В. И соавт., 1995). Высокая степень адаптации к физической деятельности проявляется не столько в увеличении, функциональных возможностей отдельных органов и систем органов, сколько в совершенствовании их регулирующих механизмов, то есть в интеграции моторной и вегетативных функций (Агаджанян Н.А., Быков А.Т. и соавт., 2003). С этой точки зрения, не случаен интерес к перестройке регуляторных механизмов у спортсменов. Важно отметить, что расстройства нейрогуморального оптимума значительно опережают по времени метаболические и структурные нарушения в исполнительных органах (Бутченко Л.А., Ведерников В.В. и соавт., 1986; Безматерных, Л.Э., 1997). Внешним выражением функционального состояния сердца и вегетативной его регуляции являются характеристики сердечного ритма (Коркушко О.В. и соавт., 1991; Андрианов В.В., Василюк Н.А., 2001). В настоящее время определение ВСР признано наиболее информативным неинвазивным методом количественной оценки вегетативной регуляции сердечного ритма (Kennedy H.N., 1992, Kaplan D.T., 1996). Однако наряду с физиологической нормой, указывающей на сохранение достаточного уровня функциональных возможностей организма (Григорьев А.И., Баевский P.M., 2001) существуют индивидуальные различия в путях адаптации системы кровообращения к нагрузкам (Берсенева А.П. Минаков Э.В., Стрелецкая Г.Н., 2001). Сидоров Ю.А. и Василевский Н.А. (1994) подчеркивают важность учета индивидуальных особенностей, в условиях длительно действующих экстремальных факторов. По мнению Агаджаняна Н.А. и соавт., (2003), Казначеева В.П. и соавторов (1986), состояние кардио-респираторной системы во многом определяет переносимость стресса, а Апчел В.Я. и соавт. (1999) рассматривает сердечно-сосудистую систему как универсальный индикатор адаптационных реакций всего организма, которая первой реагирует на колебания условий внешней среды и определяет состояние внутренней среды организма, поддерживая гомеостаз его органов и систем за счет адекватного их кровоснабжения.
В процессе занятий спортом, особенно на современном этапе его развития, происходят существенные положительные сдвиги, как в отношении морфологии, так и в функции сердечно - сосудистой системы. Хорошее функциональное состояние физиологического спортивного сердца расценивается как проявление долговременной адаптационной реакции, обеспечивающей осуществление ранее недоступной по своей интенсивности физической работы (Каражанов Б.К., 1992). Характерным для сердечно -сосудистой системы людей, занимающихся спортом, является сочетание максимально экономного функционирования в покое и возможность достижения высокой, предельной функции при физической нагрузке (Карпман В.Л., Орел В.Р., 1994).
Согласно теории функциональных систем, предложенной Анохиным П.К. (1980), результат действия является ведущим фактором организации различных адаптивных процессов у человека. Состояние, характеризующее процессы адаптации и оптимизации режимов деятельности, основывается на изменении внутри- и межсистемных взаимодействий (Медведев В.И., Миронов А.В., 1984).
Многими исследователями отмечено, что величина реакции сердечнососудистой системы на нагрузку зависит от её исходного состояния (Михайлов В.М., 2000; Миронов В.А., 1998). Однако эта зависимость не является пропорциональной: величину реакции нельзя предсказать, зная лишь фоновые характеристики системы (Вилков В.Г., Шамарин В.М. и соавт., 1990). В тоже время отмечено (Шорин Ю.П., Мирзоханова P.M., Казин Э.М., 1993), что лица с парасимпатическим типом регуляции имеют преимущества в обеспечении адаптивных реакций благодаря сбалансированности ацетилхолинового и адренэргического процессов.
В условиях физической нагрузки имеет место взаимодействие различных., механизмов регуляции деятельности сердца, что позволяет поддерживать высокую величину сердечного выброса. Увеличение сократимости миокарда, уменьшение в результате этого конечно-диастолического объёма и смещение, в момент систолы атриовентрикулярной перегородки создает более благоприятные условия для наполнения предсердий и снижения центрального венозного давления, что также способствует возрастанию венозного возврата и росту сердечного выброса.
Силовые нагрузки оказывают специфическое влияние на кровообращение, создавая ему затрудненные условия ввиду значительного повышения внутри грудного и внутрибрюшного давления (до 150 мм, рт. ст. и больше). Статическая нагрузка нарушает регуляторные механизмы системы управления движениями человека, вплоть до изменения устойчивости её функционирования (Кучкин С.Н, Бакулин С.А., 2001).
Судить о степени напряжения регуляторных систем можно с помощью многих методов, но наиболее простой и доступный метод — это математический анализ ритма сердца (Миронова Т.В., Миронов В.А., 1998; Voss A., Matherg Н. et al., 2000; Бабунц И. В., Мириджанян Э. М и соавт., 2006). Благодаря этому методу установлены физиологические показатели, величина которых наиболее отчетливо реагирует на утрату здоровья при развитии заболевания. К таким показателям Безматерных Л.Э. (1997) отнесла частоту сердечных сокращений, систолическое и диастолическое артериальное давление и индекс напряжения регуляторных систем.
Характеристика исследованного контингента студентов
Выполненное нами исследование охватывает ставропольских юношей в возрасте 17-21 год (юношеский период онтогенеза). I группа - юноши практически здоровые, не занимающиеся спортом. II группа - юноши-спортсмены высокого класса, занимающиеся скоростно-силовыми видами спорта (спринт 200 м, 400 м, 800 м). III группа - юноши—спортсмены высокого класса, занимающиеся видами спорта с преимущественным проявлением выносливости (легкоатлетический гладкий бег на длинные дистанции - 3000 м, 5000 м, 10000 м).
Выбор групп обоснован тем, что по спортивным классификациям это спортсмены циклических видов спорта, но спортсмены второй группы имеют основной скоростно-силовую нагрузку субмаксимальной мощности с преимущественно анаэробным типом энергообразования, а спортсмены третьей группы нагрузку, направленную на развитие мышечной выносливости большой мощности с преимущественно аэробным типом энергообразования (Фарфель B.C., 1969; Коц Я.М.,1982).
Термин «профессиональные спортсмены» в настоящем исследовании означает - спортсмены, достигшие высокого спортивного результата, и в соответствии с Единой всероссийской спортивной классификацией (2005)
являющиеся мастерами спорта международного класса, мастерами спорта и кандидатами в мастера спорта.
В настоящее время существует множество методов анализа сердечного ритма: методы, в основе которых лежат статистические преобразования, геометрические методы, методы анализа волновой структуры ритма, нелинейные методы, интегральные методы. В зависимости от целей исследования, аппаратного и программного обеспечения, исследователи могут, подобрать максимально приемлемый в данных условиях вариант использования различных методов в своей работе (Бабунц И.В.и соавт.,1999).
При анализе ритма сердца нами были использованы методы вариационной пульсометрии и спектрального анализа на диагностическом приборе «Варикард 2.5» производства ООО «Институт Внедрения Новых
Медицинских Технологий. Рамена, г. Рязань», с применением специализированного программного обеспечения «Иским-6.1», позволяющим рассчитать до 40 показателей, соответствующих Стандартам по измерению (1996), физиологической интерпретации и клиническому использованию ВСР. (Task Force..., 2006). Учитывая, что в основе интерпретации изменений параметров вариабельности сердечного ритма, лежит оценка влияния нагрузочных тестов, проводилась клиноортостатическая проба. Параметры вариационных пульсограмм снимались дважды: в положении лежа (клиноположении) и положении стоя (ортоположении). Длительность исследования, лежа и стоя составляла по 5 минут, в течение которых проводилась регистрация ритмограммы. Между этапами регистрации ритмограммы - перерыв на 1 минуту с целью ликвидации влияния на результаты исследования ритма сердца побочных эффектов.
Проводилось измерение систолического (САД) и диастолического (ДАД) артериального давления при помощи прибора «Тонометр полуавтоматический UA-705 AND (Япония)».
Метод вариационной пульсометрии (гистографический анализ) - метод математического анализа ритма сердца. Методологической основой метода является кардиоинтервалограмма (КИТ), объединяющая техническое обеспечение регистрации и систему ее развернутого анализа. В основе метода лежит математический анализ вариативности синусового сердечного ритма как индикатора адаптационно-компенсаторной деятельности целостного организма. Данный метод был разработан в Московском НИИ педиатрии и хирургии благодаря работам Ларина В.В. и его учеников (Ларин В.В., Баевский P.M., 1970).
Математический анализ ритма сердца является одним из наиболее эффективных методических подходов для изучения процессов адаптации к разного рода нагрузкам, поскольку позволяет осуществить количественно-качественную оценку состояния регуляторных систем организма, в частности, систем, участвующих в регуляции кровообращения. Измерить степень напряжения регуляторных механизмов в экстремальных состояниях, означает оценить степень стресса, который испытывает организм, и получить ключ к прогнозированию возможных нарушений адаптации (Баевский P.M. и соавт., 1984).
Математико-статистические характеристики сердечного ритма обладают индивидуальной специфичностью, что позволяет осуществить раннюю диагностику утомления и проследить за адаптационным процессом каждого спортсмена. В настоящее время этот подход успешно используется при прогнозировании спортивного результата, проведении спортивного отбора, а также применяется в управлении тренировочным процессом с целью оптимизации режима занятий.
Особенности вариабельности сердечного ритма у спортсменов с различной двигательной активностью
В юношеском периоде онтогенеза отмечаются специфичные, оптимальные изменения сердечно-сосудистой системы. Важнейшая особенность оптимального развития сердечно-сосудистой системы в данном возрасте состоит в резком расширении резервных возможностей кровообращения (Горст М. В., 2000).
Показатели вариабельности сердечного ритма, являясь индикатором нейровегетативных реакций, отражают наиболее ранние изменения баланса звеньев вегетативной нервной системы, что позволяет судить о вегетативной регуляции в целом.
Моделью адаптированного организма по целому ряду объективных признаков можно считать организм тренированного спортсмена. Активация мышечной системы, изменение афферентной импульсации, энергетического обмена, перестройка регуляторных механизмов - все это звенья адаптационного процесса, вызывающие интерес для изучения (Викулов А.Д. и др., 2005).
В ходе нашего исследования проведен анализ периферического гемодинамического гомеостаза, оценен вегетативный тонус и выявлены варианты вегетативной реактивности как в условиях покоя (клиноположение), так и при проведении клиноортостатической пробы, в ортостазе (Баевский P.M. и соавт., 1996). Результаты математического анализа ритма сердца и величины артериального давления представлены в таблице 6.
В клиноположении у юношей, не занимающихся спортом (1-я группа), юношей, занимающихся скоростно-силовыми видами спорта (2-я группа) и юношей, занимающихся видами спорта с преимущественным проявлением выносливости (3-я группа) в регуляции сердечным ритмом, по показателю индекса напряжения (ИН), интегрального показателя, свидетельствующего о степени централизации управления деятельностью сердца, баланс звеньев вегетативной нервной системы находится в пределах физиологической нормы (144,23±5,6 усл. ед., 123,94±4,8 усл. ед., 70,23±3,6 усл. ед., соответственно), что по отдельным группам совпадает с данными литературы (Лисова И.М., 2001; Масалов СВ., Цатурян Л.Д. Бутова О.А., 2006).
Выполнение КОП вызвало достоверное (Р 0,001) увеличение ИН во всех группах юношей, однако в первой группе этот показатель увеличился в 1,9 раз, во второй в 1,4 раза, а в третьей группе в 1,7 раз, что свидетельствует о различной степени напряжения компенсаторных механизмов организма, в ответ на физическую нагрузку, в меньшей степени свойственной спортсменам, занимающимся на профессиональном уровне. В клиноположении показатель вариационного размаха (ДХ), отражающий уровень вагуснои регуляции ритма сердца, достоверно выше из всех групп, в группе спортсменов, занимающихся видами спорта с преимущественным проявлением выносливости (432,33±22,4 мс), также необходимо отметить достоверно большее значение ДХ в группе юношей, занимающихся скоростно-силовыми видами спорта (361,54±23,6 мс) в сравнении с контрольной группой (30!,41±21,6 мс).
После выполнения КОП показатель вариационного размаха достоверно снизился во всех группах. Достоверно самые высокие значения наблюдались в группах спортсменов, среди которых показатель АХ в группе юношей, занимающихся видами спорта с преимущественным проявлением выносливости (340,26±19,2 мс) был достоверно выше, чем в группе спортсменов, занимающихся скоростно-силовыми видами спорта (283,16±17,4 мс).
Полученные показатели указывают на ведущую роль парасимпатического отдела ВЫС в регуляции ритмом сердца спортсменов, в наибольшей мере выраженные у спортсменов, занимающихся видами спорта с преимущественным проявлением выносливости.
После выполнения КОП показатель АМо достоверно увеличился лишь в группе контроля с 37,8±0,9% до 39,8±1,2%, что свидетельствует о дополнительном подключении симпатического отдела вегетативной нервной системы при выполнении нагрузочной пробы.
Показатель АМо - отражающий эффект централизации управления ритмом сердца, в покое выявил, что при занятиях скоростно-силовыми видами спорта централизация управления ритмом сердца имеет более выраженный характер, чем при занятиях видами спорта с преимущественным проявлением выносливости. А при адаптации к нагрузкам, в регуляции ритма сердца вегетативная нервная система спортсменов обходится в большей мере силами автономного контура, что не свойственно юношам, контрольной группы.
При анализе показателя Мо, который характеризует гуморальный канал регуляции и уровень функционирования системы кровообращения, а также указывает на доминирующий уровень функционирования синусового узла, выявлены достоверно высокие показатели в клино- и орто- положениях, в группе контроля (909,5±24,3 мс и 787,5±18,5 мс соответственно), и достоверно самые низкие показатели как в клино-, так и в орто- положении в группе спортсменов, видами спорта с преимущественным проявлением выносливости (763,4±18,6 мс и 647,26±15,3 мс соответственно).
Взаимозависимость функциональных и биохимических параметров в рамках целостности организма в юношеском периоде онтогенеза
Одной из актуальных проблем биомедицинской науки о человеке является установление функционального смысла связей признаков различных систем в рамках целостности организма человека. При этом вероятно, характер связей и степень выраженности будут зависеть от состояния организма человека (физиологический покой и функциональные нагрузки). В соответствии с указанным, с использованием корреляционного анализа по Пирсону, проведен анализ связей функциональных признаков (вариационнопульсометрических, спектральной плотности мощности колебаний ритма сердца, спирографических) как между собой, так и с биохимическими параметрами.
В контрольной группе юношей, при определении взаимосвязи показателей, характеризующих состояние сердечнососудистой системы и показателей, характеризующих состояние респираторной системы, в клиноположении, выявлена прямая средняя корреляционная связь пикового потока на вдохе с показателями ИН, LF, ТР. Наряду с этими показателями выявлена средняя обратная корреляционная связь показателя ППвыд с показателем СКО и прямая с показателями ИН. Таюке прослеживается средняя обратная корреляционная связь показателя ФЖЕЛ с показателем СКО и с показателем HF (рис.18).
После нагрузки не выявлено связей показателей дыхательной системы и параметров спектральной плотности мощности колебаний сердечного ритма, что является свидетельством недостаточно согласованной работы двух систем при физических нагрузках, возникшей вследствие уменьшения повседневной двигательной активности. Однако, выявленные корреляционные связи, свидетельствуют, что усиление влияния симпатической нервной системы, выразившееся в увеличении показателей ЧСС при снижении ТР и СКО, ведет к увеличению показателей пиковых потоков на вдохе и выдохе, а также максимальной объемной скорости на уровне средних бронх, что в конечном итоге связано с увеличением ФЖЕЛ.
Анализируя полученные данные, полагаем, что у спортсменов, занимающихся скоростно-силовыми видами спорта с повышением величины САД, будет повышаться максимальная скорость прохождения воздушного потока по дыхательным путям при форсированном вдохе. Отсутствие корреляционных связей в покое между ППвд, ППвыд и ИН может расцениваться как оптимальность работы респираторной системы не связанной с напряжением в регуляции ритма сердца, которая наблюдается у юношей, не занимающимся спортом.
Однако, наличие корреляционной связи в состоянии физиологического покоя и после физической нагрузки, показателя напряжения регуляторных систем (ИН) и показателя проходимости мелких бронхов (МОС 25%), позволяет предположить, что при увеличении влияния симпатической и парасимпатической вегетативной нервной системы на ритм сердца,
і увеличивается активность данного отдела респираторной системы. Корреляционные связи показателя проходимости, мелких бронхов с показателем СКО в покое, и после физической нагрузки позволяют предположить, что при увеличении влияния парасимпатического отдела вегетативной нервной системы на ритм сердца спортсмена, увеличивается проходимость бронхиального дерева, за счет усиления вентиляции его нижних отделов.
Наличие корреляционной связи между интегративными показателями уровня состояния сердечно-сосудистой и респираторных систем (ИТ и ТР) может являться следствием прямой зависимости функционирования одной системы от другой, являющейся адаптивным фактором занятий видами спорта скоростно-силовой направленности.
При проведении парного корреляционного анализа показателей бельности сердечного ритма в ортоположении и показателей вариабельности респираторной системы после физической нагрузки (прил. 2, табл. 6) выявлены: прямая средняя корреляционная связь показателя СОС25 123
75% и ИН, а также обратная средняя корреляционная связь показателей ФЖЕЛ и HF (рис. 23).
Анализируя полученные данные, полагаем, что с повышением величины САД, будет повышаться максимальная скорость прохождения воздушного потока по дыхательным путям при форсированном вдохе.
Отсутствие корреляционных связей в покое между показателями ИН и ППвд, ППвыд может расцениваться как оптимальность работы резерва респираторной системы не связанной с напряжением в регуляции ритма сердца, которая наблюдается у юношей, не занимающихся спортом.
Однако, наличие положительной средней корреляционной связи между показателем ИН и показателем СОС 25-75%, свидетельствует о способности респираторной системы, в ответ на увеличение напряжения регуляторных механизмов и возрастание влияния симпатической вегетативной нервной системы на регуляцию ритма сердца, увеличить бронхиальную проводимость на разных уровнях, обеспечив необходимый объем вентиляции.
После нагрузки наблюдаются изменения в корреляционных связях. Сохраняющаяся обратная средняя корреляционная связь показателя ФЖЕЛ и HF, прослеживается во всех группах. Однако, в группе юношей, не занимающихся спортом, в отличие от двух групп спортсменов, происходит утрата этой связи после функциональной нагрузки.
В регуляции дыхательного ритма принимают участие различные структуры организма, которые условно объединяются в понятие "дыхательный центр". На работу дыхательного центра оказывают влияние как нервные - кора больших полушарий, вегетативная нервная система, так и гуморальные механизмы. При этом ведущим регуляторным звеном является нервная регуляция - как за счет непосредственного прямого воздействия коры головного мозга на нейроны ствола мозга, где расположен центр дыхательного автоматизма (Абросимов В.Н., 1990; Уэст Дж., 1998). Исходя из вышеизложенного, ритм дыхания, являясь периодическим процессом, как и сердечный ритм, может быть исследован с использованием методов математического анализа. Выявленные в нашем исследовании заметные корреляционные связи между показателями анализа вариабельности сердечного ритма и скоростно-объемных показателей респираторной системы указывают на общность регуляторных влияний вегетативной нервной системы на сердце и систему кровообращения с регуляторными влияниями на ритм дыхания.
