Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА І. Морфо - функциональные особенности женского организма 9-37
ГЛАВА 2. Организация, объём и методы исследования 38-46
ГЛАВА 3. Физическая работоспособность и энергообеспечение у женщин севера в различные фазы овариально-менструального цикла 47-93
3.1. Особенности аэробной и анаэробной работоспособности женского организма 47-68
3.2. Особенности энергообеспечения у женщин Севера при субмаксимальных физических нагрузках 69-93
ГЛАВА 4. Характеристика аэробной и анаэробной работоспособности женщин севера в различные сезоны года 94-119
Заключение 120-129
Выводы 130-131
Практические рекомендации 132
Указатель литературы 133-161
- Организация, объём и методы исследования
- Особенности аэробной и анаэробной работоспособности женского организма
- Особенности энергообеспечения у женщин Севера при субмаксимальных физических нагрузках
- Характеристика аэробной и анаэробной работоспособности женщин севера в различные сезоны года
Введение к работе
Актуальность проблемы. Изучение закономерностей изменения физической работоспособности женского организма в условиях Севера, энергетического обеспечения мышечной деятельности в различные периоды имеет весьма важное значение в физиологии труда, эрганомике, спорте /36,123/.
Известно, что изменение концентрации женских половых гормонов - эстрогенов и прогестерона обеспечивает формирование фаз овариально-менструального цикла. Являясь важным звеном в цепи адаптационно-трофических реакций данная группа гормонов обеспечивает возможность адекватного приспособления женского организма к окружающей среде, в том числе и физическим нагрузкам/5,7,39/. Кроме того, рядом авторов неоднократно отмечалась выраженная вариабельность гормональной активности у жительниц Севера/31,44,96,174,178,182/.
К одним из наиболее эффективных факторов воздействия на репродуктивную систему относятся условия освещенности. Во многом это обусловлено тем, что режим светового воздействия влияет на биоритмы и функциональную активность эпифиза, с которым гонады в целом находятся в антагонистических отношениях /44/.
В условиях высоких широт сложный комплекс климато-географических особенностей включает в себя резкие сезонные контрасты продолжительности светового дня. Имеются данные свидетельствующие о более напряженном состоянии системы гипофиз-гонады у женщин Европейского Севера, чем у женщин других широт, что проявляется в повышении базального уровня гонадотропинов, расширении лимитов варьирования центральных и перефирических гормонов, а также наличии сезонных перестроек гормонального профиля ^1,42,44,96,174,178,182/.
Исходя из этого, можно предположить, что аэробная и анаэробная производительность женского организма, энергетическое обеспечение физических нагрузок, его структура должны изменяться в зависимости от фаз овариально-менструального цикла и сезонов года.
Однако, до сих пор эти вопросы остаются окончательно не решенными. Поэтому проведение данного исследования является актуальным как в теоретическом, так и в практическом отношении.
Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования явилось изучение аэробной и анаэробной работоспособности у молодых женщин Европейского Севера в различные фазы овариально-менструального цикла.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Установить особенности максимальной мощности, емкости и мобилизуемости аэробной системы у женщин в различные фазы ОМЦ.
Выявить изменения емкости и эффективности анаэробной системы в динамике ОМЦ.
3. Определить энергообеспечение при субмаксимальных нагрузках в разные фазы ОМЦ.
4. Установить сезонные изменения аэробной и анаэробной производительности в зависимости от фаз ОМЦ.
Положения, выносимые на защиту. 1. Аэробная и анаэробная производительность женского организма находится в определенной зависимости от фаз ОМЦ. 2. Менструальная фаза, характеризующаяся как период нестабильности гормонального профиля и лабильности ЦНС, выделяется наименьшей аэробной и анаэробной работоспособностью. Энергетическая стоимость физической нагрузки в эту фазу максимальна. 3. Физическая раотоспособность в весенний сезон понижается относительно осенне-зимнего периода.
Новизна исследования. Впервые в условиях Европейского Севера изучены особенности аэробной и анаэробной производительности женского организма в различные фазы ОМЦ.
Выявлены особенности функционирования энергетических систем в динамике ОМЦ.
Получены данные об особенностях реакции женского организма на физическую нагрузку в различные сезоны года.
Научно-практическая значимость исследования.
Полученные результаты, об особенностях функционирования аэробной и анаэробной энергетических систем в динамике ОМЦ и различные сезоны года, расширяют современные представления об изменении физической работоспособности женского организма, что необходимо учитывать при планировании тренировочного процесса женщин в условиях Европейского Севера.
Материалы исследования включены в учебный курс по физиологии спорта для студентов Поморского международного педагогического университета (акт внедрения от 24 января 1996 г.).
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедр медико-биологических дисциплин и валеологии ПМПУ (Архангельск, 1993-1996); межвузовской научной конференциии "Ломоносовские чтения" (Архангельск, 1993-1996); региональной конференции "Физическое воспитание и спортивная медицина на Севере" (Архангельск, 1995), научно-методической конференции "Дети Севера: здоровье, рост и развитие" (Архангельск, 1995). VII Соловецком международном форуме (Архангельск, 1996); всероссийской научно-практической конференции " Оздоровление населения, физвоспитание и спорт" (Чебоксары, 1996).
По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ. -&-Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 163 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов и приложения. Работа иллюстрирована 24 таблицами и 17 рисунками. Библиография включает 207 отечественных и 64 зарубежных публикаций.
Организация, объём и методы исследования
В исследовании были заняты студентки факультета физической культуры Поморского педагогического университета в возрасте от 17 до 26 лет. Все лица, участвовавшие в исследовании, имели средний уровень физической подготовленности, были обследованы врачами специалистами и признаны практически здоровыми. Помимо этого проводилось измерение длины, массы тела, окружности грудной клетки, динамометрия правой и левой кисти, а также измерение становой силы. Средний уровень антропометрических признаков составил: длина тела -164,2±1,09 см., масса тела - 60,03+1,28 кГ, окружность грудной клетки -86,4+1,04 см.
Помимо оценки физического развития, проводилось анкетирование, с целью изучения характеристики менструальной функции.
Наиболее часто встречающаяся продолжительность ОМЦ составила 28-30 дней (75%). Длительность менструальной фазы колебалась от 3-4 дней (27%) до 6-7 дней (8%). У 76% обследованных количество выделений было умеренным, у 22% - обильным, у 2% - скудным. 59% обследованных при менструации не испытывали болевых ощущений. Предменструальный синдром обнаружен у 60% студенток, в основном в форме нагрубания молочных желез, а также болей внизу живота и пояснице. У 81% спортсменок выявлен регулярный менструальный цикл. Однако у 22% из них наблюдались задержки менструации. Все испытуемые во время менструации участвовали в тренировках и 72% - в соревнованиях. При этом характер нагрузок у 73% оставался обычным, у 27% снижался объем и интенсивность тренировочного процесса. Почти половина обследованных спортсменок (52%) отмечали снижение физической работоспособности в период менструации, 11%- в постменструальную фазу, 9%- в период овуляции, 25%- в предменструальную фазу.
Фазы менструального цикла определялись методом опроса, а также с помощью таблицы Кнауса /200/. Основу данной работы составили 3 серии исследований состоящие из 5 этапов.
В первой серии изучались аэробная и анаэробная производительность женского организма в динамике ОМЦ. В исследовании принимали участие 30 девушек, студенток факультета физической культуры.
Для определения аэробной и анаэробной производительности была предложена непрерывная ступенчато-возрастающая нагрузка мощностью 1,5-2-2,5 Вт на кГ массы тела. Длительность работы на первых двух ступенях составила 2 минуты - время, позволяющее организму выйти на оптимальный уровень функционирования. На последней ступени работа проводилась "до отказа", т.е. невозможности далее поддерживать заданную скорость педалирования.
Ступенеобразно возрастающая нагрузка дает возможность стандартизировать результаты спироэргометрии с помощью одного из следующих критериев: 1) достижение максимального потребления кислорода (образования плато потребления кислорода); 2) достижение определенного уровня возрастной аэробной способности по частоте сердечных сокращений; 3) появление симптомов, требующих прекращения теста.
Аэробную и анаэробную производительность женского организма оценивали по следующим критериям /232, 250, 251,258/: I - Максимальная аэробная мощность - наивысшая интенсивность аэробного метаболизма в процессе напряженной мышечной деятельности, свидетельствующая о достижении аэробным обменом максимального копредела, а следовательно и о полном истощении функциональных возможностей организма. Количественная мера максимальной аэробной мощности максимальное потребление кислорода (МПК). Это обусловлено следующим. Повышение потребления кислорода при мышечной работе происходит пропорционально ее мощности. Когда достигается индивидуальный критический уровень аэробного метаболизма, потребление кислорода прекращает увеличиваться, т.е. стабилизируется, несмотря на дальнейшее повышение мощности нагрузки. Этот уровень потребления кислорода при определенном значении "критической мощности" и принято считать МПК /187/. II - Емкость аэробной производительности - продолжительность работы, которая может быть выполнена за счет аэробного метаболического энергообеспечения, т.е. способность максимально долгое время удерживать состояние, при котором организм потребляет околопредельное количество кислорода (95+5%). В качестве показателя емкости используется время удержания МПК или суммарное потребление кислорода потребленного за это время. III - Мобилизуемость (подвижность) аэробной производительности подразумевает скорость включения физиологических систем кислородного обеспечения при переходе организма из состояния покоя к физической нагрузке, т.е. время выхода организма на уровень МПК. IV - Ёмкость фосфагенной и гликолитической системы оценивали по величине максимального кислородного долга, т.к. усиленное потребление кислорода в период реституции необходимо для восстановления нормального уровня АТФ, КрФ и кислородных запасов в организме, а также снижения концентрации в крови молочной кислоты, которая образуется при физической работе. Молочная кислота образуется из пировиноградной кислоты в процессе гликолиза, который приводит к восстановлению уровня АТФ. V - Эффективность анаэробной метаболической системы - по скорости оплаты кислородного долга. Во второй серии исследований изучалась динамика работоспособности женского организма в различные сезоны года в зависимости от фаз менструального цикла, В данных исследованиях принимали участие 2 группы девушек по 30 человек в каждой. Каждая группа обследовалась в определенную фазу ОМЦ: первая - в менструальную, вторая - в постменструальную, третья -в овариальную, четвертая в предменструальную. Исследования проводились в три этапа, соответствующих осеннему, зимнему и весеннему сезонам года (в октябре, январе и апреле соответственно). Для определения производительности женского организма в различные сезоны года была предложена нагрузка "до отказа" мощностью 2,5 Вт на кГ массы тела.
Особенности аэробной и анаэробной работоспособности женского организма
Под аэробной работоспособностью понимают предельный объем работы, который может быть выполнен за счет аэробных источников энергообеспечения. Аэробная работоспособность во многом зависит от энергетических источников организма, эффективности их использования и особенностей развития утомления и лишь в небольшой степени - от предельных функциональных возможностей таких важных систем, как сердечно-сосудистая и дыхательная /27,114/.
Аэробная способность зависит от резервов сердца, возможностей кровоснабжения работающих мышц, кислородной емкости крови и т.д. Если какое-либо звено в цепи факторов обеспечивающих высокий уровень обменных процессов при физических нагрузках нарушается, то неизбежно снижается и аэробная производительность организма. С другой стороны, тренирующий режим, увеличивая адаптационные возможности, приводит к увеличению аэробной способности /4,70,73,90,114,135,168/.
Для оценки аэробной производительности существует несколько критериев, главным из которых является потребление кислорода во время работы и максимальное потребление кислорода.
Исследование газообмена в состоянии относительного мышечного покоя (табл.1) показало, что ПК достигает своего максимума во II фазу цикла (0,29+0,02 л/мин), достоверно снижаясь к концу МЦ (0,25+0,02 л/мин).
Однако при пересчете ПК на кГ массы тела минимальная интенсивность ПК выявлена в менструальную фазу. Во вторую фазу цикла отмечено наибольшее ПК на кГ массы тела.
Наибольшие показатели ВУГ отмечены во II и III фазах (0,25+0,02 и 0,26±0,02 л/мин). Исследование динамики дыхательного коэффициента в покое показало, что во II и IV фазы данный показатель составляет 0,74 ±0,05 и 0,77+0,06 усл.ед. соответственно, что свидетельствует о том, что в качестве энергетических субстратов в эти фазы организм использует преимущественно жиры. В менструальную фазу ДК значительно повышается и составляет уже 0,85+0,06 усл.ед., что указывает на смешанное углеводно-жировое обеспечение. Наибольший ДК отмечен в овариальную фазу цикла. В этот период в качестве преимущественного использования энергетических субстратов выступают углеводы (ДК=1,0±0,13)
Велоэргометрический тест вызвал закономерное увеличение всех показателей газообмена (рис.1). На первой ступени работы минимальный прирост ПК отмечен в постменструальную фазу цикла (233,63%). Максимальное увеличение данного показателя зарегистрировано в овариальную фазу (327,73%). На второй и третьей ступенях нагрузки наибольший прирост ПК по сравнению с периодом относительного мышечного отмечен в овариальную фазу (443,81% на второй ступени и 557,97% на третьей ступени). Значения относительного потребления кислорода при выполнении непрерывной ступенчато-возрастающей нагрузки, по отношению к данным покоя, выраженные в процентах, практически соответствуют значениям валового ПК.
Выделение углекислого газа увеличивалось пропорционально изменению мощности нагрузки, но в большей степени, чем ПК. Наибольший прирост ВУГ на первой ступени зарегистрирован в I фазу -347%, на второй и третьей в IV - 529,94% и 866,74% соответственно.
Изменение ДК при выполнении мышечной работы было менее выражено, чем изменение ПК и ВУГ. Наибольшее увеличение ДК произошло в постменструальную фазу. В предменструальную фазу наблюдается снижение ДК относительно покоя на всех ступенях нагрузки.
В менструальную фазу количество человек, достигших уровень максимального потребления кислорода было наибольшим (60%). Наименьшее число вышедших на МПК зарегистрировано в овариальную фазу (40%).
Время выхода на уровень МПК (табл.2), характеризующее подвижность аэробной системы, у обследованных нами девушек имело свои наибольшие величины в предменструальную фазу (7,88±0,66 мин). Наименьшее время мобилизации аэробной системы отмечено в овариальную фазу (6,92±0,52 мин).
Показателем, характеризующим емкость аэробной системы, принято считать время удержания МПК. Максимальное время удержания МПК отмечено в постменструальную фазу (2,44±0,68 мин) (табл.2) Наименьшая аэробная емкость наблюдалась в менструальную фазу цикла (1,61+0,26 мин).
Особенности энергообеспечения у женщин Севера при субмаксимальных физических нагрузках
В постменструальную фазу - 191,0%», 458,5%», 510,3% соответственно. В овариальную фазу прирост потребления кислорода приблизительно равен таковому в менструальную фазу и составил 203,9%, 498,5% и 576,0% соответственно. В предменструальную фазу обнаружены наибольшие величины этого показателя - на первой минуте - 229%, на второй - 496,2%, на третьей - 579,5%. Достоверные отличия абсолютных величин потребления кислорода по фазам ОМЦ отмечены на первой и третьей минутах работы. Причем, существенно ниже потребление кислорода было во II фазу цикла.
Значения относительного потребления кислорода при выполнении субмаксимальных физических нагрузок по отношению к данным до нагрузки, выраженные в процентах, практически соответствуют значениям валового потребления кислорода. Достоверных отличий интенсивности потребления кислорода во время выполнения нагрузки не зарегистрировано.
Выделение углекислого газа во время работы увеличивалось пропорционально увеличению времени нагрузки. Начиная со второй минуты работы величины прироста выделения углекислого газа были значительно выше прироста потребления кислорода. Так, в менструальную фазу на первой минуте работы выделение углекислого газа увеличилось на 219,6%, на второй минуте - на 586,9%, на третьей -на 683,5%. В постменструальную фазу - на 181,9%, 583,9%, 712,3% соответственно. В овариальную фазу отмечен наибольший прирост выделения углекислого газа - 241,3%, 673,7%, 816,1% соответственно. В предменструальную фазу ВУГ увеличилось на 230,8%, 588,9%, 756,1%.
По валовым значениям выделение углекислого газа во время выполнения нагрузки имело наибольшие величины в менструальную (1,07±0,06 л/мин на 1-й мин. работы, 2,29±0,09 л/мин на 2-й мин. работы), а наименьшие - на 1-й минуте в овариальную фазу (О.88±0,05 л/мин), на 2-й - в предменструальную (2,12+0,08 л/мин)
Изменение ДК при субмаксимальной нагрузке было менее выражено, чем потребление кислорода и выделение углекислого газа. Так, на первой минуте работы во II и IV фазы ДК снизился по сравнению с периодом покоя на 5,7% и 0,9% соответственно. В I и Ш фазы дыхательный коэффициент увеличился соответственно на 7,4% и 6,93%. На второй минуте наблюдалось увеличение ДК в I фазу на 20,4%, во II - на 19,04%, в III - 27,82%, В IV - на 14,16%. На третьей минуте - на 29,6%, 27,62%, 33,66% и 23,9% соответственно. Достоверные отличия абсолютных значений ДК в различные фазы ОМЦ выявлены на третьей минута работы.
Одной из важнейших функциональных систем организма, наиболее реактивно отвечающей на изменения гомеостаза в организме, является сердечно-сосудистая система.
На третьей минуте работы субмаксимальной аэробной мощности (рис.6) наименьший прирост ЧСС выявлен в менструальную фазу (148,7%). В постменструальную, овариальную и предменструальную фазы цикла увеличение ЧСС относительно донагрузочного уровня было примерно одинаковым (161,5%, 161,8%, 163,1% соответственно). Систолическое давление к концу работы в I фазу увеличилось на 34,7%, во II - на 31,3%, В III - на 27,8%, В IV - на 30,1%, диастолическое - на 5,8%, 10,1%, 0,6%, 4,8% соответственно. Наибольший прирост среднего артериального давления отмечен в I половине цикла, начиная с овариальной фазы прирост СрАД существенно снижается ( в I - 20,9%, во II - 21,8%, в III - 15,0%, в IV - 17,9%).
Наибольшее увеличение кислородного пульса зарегистрировано в овариальную фазу (61,1%), наименьшее - в постменструальную (29,5%). По абсолютным значениям достоверное снижение кислородного пульса отмечено в постменструальную фазу (9,87+0,31 мл/мин) (табл.10).
Энергия, необходимая для выполнения мышечной работы производится не только при непосредственном участии кислорода, но поставляется и другими - анаэробными источниками энергии. Вклад этих систем можно оценить по величине кислородного долга и изменению концентрации молочной кислоты в крови, определяемых в процессе восстановления. Потребление кислорода на первой минуте восстановления (табл.11) в овариальную фазу имело наибольшее значение. Минимальная величина была зарегистрирована в постменструальную фазу цикла. На второй минуте восстановления достоверное снижение потребления кислорода отмечено во второй половине цикла, т.е. после наступления овуляции. Аналогичные изменения выявлены и по отношению потребления кислорода к массе тела.
Выделение углекислого газа в течении всего восстановительного периода было ниже в постменструальную фазу. Максимальные значения ВУГ на первой и второй минуте восстановления обнаружено в предменструальный период.
Динамика дыхательного коэффициента на первой минуте восстановления не имеет достоверных отличий между фазами, тогда как на второй минуте восстановления этот показатель достоверно ниже во II и III фазы цикла (1,58±0,04 и 1,68+0,05).
Характеристика аэробной и анаэробной работоспособности женщин севера в различные сезоны года
В связи с полученными данными о динамике аэробной и анаэробной производительности, а также энергетического обеспечения физической нагрузки на протяжении менструального цикла, для получения более полного представления о физической работоспособности женского организма представилось необходимым изучить физическую работоспособность при работе до отказа в различные сезоны года. Для этого были выбраны две фазы МЦ: менструальная и овариальная, в связи с тем, что данные фазы являются противоположными по уровню концентрации половых гормонов.
Анализ газообмена в период относительного мышечного покоя (табл.17) свидетельствует о том, что осенний сезон характеризуется наибольшими величинами ПК и ВУГ в менструальную фазу цикла. Динамика дыхательного коэффициента свидетельствует о преобладании смешанного углеводно-жирового обмена весной и осенью и углеводного зимой. Весной ДК достоверно повышается относительно осени и достоверно снижается относительно зимы (Р 0,001).
В овариальную фазу МЦ отмечена тенденция повышения газообмена в зимний сезон, хотя достоверных отличий не выявлено. Минимальные показатели абсолютного и относительного ПК, а также ВУГ отмечены весной. Отношение выделенного углекислого газа к потребленному кислороду во все сезоны года указывает на смешанное использование жиров и углеводов в качестве энергетических субстратов.
При переходе из состояния относительного мышечного покоя к мышечной деятельности и в I и в III фазы менструального цикла происходит закономерное усиление метаболических процессов (табл.18). К концу первой минуты работы в менструальную фазу скорость ПК по сравнению с фоновым уровнем выросла осенью на 159,27%, зимой на 189,49%, весной на 269,2% (рис.10). Динамика ПК отнесенного на кГ массы тела сохранила ту же тенденцию. Выделение углекислого газа после первой минуты нагрузки во все сезоны года увеличивалось примерно одинаково: на 272,6% осенью, на 251,1% зимой, на 276,0% весной. Реакцией организма на мышечную нагрузку в менструальную фазу явилось некоторое снижение ДК на первой минуте работы. Вторая минута работы характеризовалась дальнейшим приростом ПК и ВУГ. Тенденция увеличения скорости и интенсивности ПК в менструальную фазу цикла осталась прежней - наибольший прирост ВУГ по сравнению с донагрузочным уровнем зарегистрирован осенью (501,18%), наименьший - зимой (474,82%). На последней минуте аэробной работы в менструальную фазу наибольшее увеличение скорости ПК произошло весной (775,7%). Однако максимальная абсолютная величина ПК отмечена в осенний период (2,22+0,09 л/мин) (Р 0,05) (табл.18). Интенсивность ПК увеличивается на 589,9% осенью, на 665,5% зимой и на 597,7% весной. Динамика изменения относительного ПК осталась прежней: максимальная интенсивность ПК зарегистрирована осенью (37,46±1,28 мл/мин кГ), минимальная весной (30,91±1,14 мл/мин кГ). ВУГ в менструальную фазу во все сезоны увеличилось более чем в 7 раз. Наибольший прирост наблюдался в осенний период (778,6%), тогда же отмечено максимальное валовое ВУГ (2,72±0,12 л/мин). Тенденция изменения ДК была аналогична изменению ВУГ. Наибольшее количество человек вышедших на уровень МПК в менструальную фазу выявлено в весенний сезон. Помимо этого весенний сезон характеризуется минимальной мощностью аэробного энергообеспечения и максимальным временем удержания МПК 3,25±0,73 мин) (таблЛ9). Наименьшее количество обследованных достигших уровень максимальной аэробной мощности зарегистрировано зимой, тогда же наблюдалась наименьшая подвижность аэробного метаболизма (5,75+1,13 мин). В овариальную фазу наибольший прирост показателей газообмена на протяжении всего периода мышечной деятельности отмечен весной (рисії). Абсолютные же показатели скорости и интенсивности ПК, а также ВУГ в III фазу МЦ имеют свои максимальные значения в зимний сезон. ДК в овариальную и фазу в период напряженной мышечной деятельности значительно выше в осенний сезон. Минимальные величины ДК отмечены весной. Максимальное количество обследованных, вышедших на уровень МПК, в овариальную фазу зарегистрировано в осенний сезон (47%). В зимний сезон количество человек достигших уровня максимальной аэробной мощности резко упало и составило всего 20% от числа обследованных.
