Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические и прикладные аспекты стресса, адаптации и аллостаза в видах спорта, развивающих выносливость в условиях естественной гипоксии 16
1.1 Особенности долговременной адаптации, стресса, аллостаза к физическим нагрузкам спортсменов, занимающихся видами спорта, развивающих выносливость 16
1.2 Адаптация организма к мышечной деятельности в условиях искусственной гипоксии и горного климата 27
1.3 Физиологические, молекулярно-клеточные и биомеханические особенности реактивности и адаптации спортсменов к нагрузкам, развивающих локально-региональную мышечную выносливость (ЛРМВ) в условиях равнины и Среднегорья 40
1.4 Физиологические механизмы и биоэнергетические особенности
долговременной адаптации к мышечной деятельности, развивающей
силовую выносливость и устойчивость к дефициту кислорода 53
1.5. Анализ современных технологий подготовки легкоатлетов,
представителей бега на средние дистанции (физиологический аспект) 62
ГЛАВА 2. Организация и методы исследования 76
2.1 Организация исследования. Характеристика контингента обследуемых 76
2.2 Инструментальные методы исследования 77
2.2.1 Определение компонентного состава тела у спортсменов(-ок), тренирующихся в беге на средние дистанции 77
2.2.2 Методика исследования пространственных характеристик позвоночника 78
2.2.3 Стабилометрия з
2.2.4 Исследование биохимического состава мочи 80
2.2.5 Системный анализатор 81
2.2.6 Эргоспирометрические исследования 82
2.2.7 Методы оценки показателей центральной и периферической гемодинамики 83
2.2.8 Оценка функций внешнего дыхания 85
2.2.9 Методика исследования эмиссионного спектрального анализа 86
2.3 Математико-статистические методы исследования 88
ГЛАВА 3. Адаптивно-компенсаторная реактивность организма бегунов на средние дистанции и стипль-чезе, развивающих локально-региональную мышечную выносливость в условиях равнины и среднегорья 89
3.1 Тотальные размеры и состав тела, метаболическое состояние обследуемых спортсменов 89
3.2 Показатели стабилометрии обследуемых спортсменов и проекций тела в плоскостях 93
3.3. Оценка кардиопульмонологических показателей спортсменов бегунов на средние дистанции, тренирующихся в условиях равнины на специально-подготовительном этапе тренировки 106
3.4 Оценка функций внешнего дыхания у спортсменов - бегунов на средние дистанции, занимающихся в условиях нижнего среднегорья 121
3.5. Результаты спектрального анализа показателей кровообращения у спортсменов занимающихся в условиях нижнего среднегорья (применение функциональных проб) 128
3.6. Результаты спектрального анализа кровообращения у спортсменов в условиях акклиматизации и реакклиматизации 138
3.7. Сравнительная характеристика медленноволновой колебательной активности показателей кардио- и гемодинамики у спортсменов 161 3.8 Оценка эффективности методики развития локально-региональной
мышечной выносливости в условиях воздействия факторов среднегорья 167
ГЛАВА 4. Изменения функционального и метаболического состояния легкоатлетов в условиях срочной и долговременной адаптации в процессе развития локально-региональной мышечной выносливости и воздействия факторов Среднегорья 175
ГЛАВА 5. Влияние нагрузок, развивающих локально региональную мышечную выносливость и факторов горного климата на морфофункциональное, метаболическое состояние, статокинетическую устойчивость, состояние позвоночника и спортивную результативность обследуемых в период акклиматизации и реакклиматизации 191
5.1 Кардиопульмональные и биохимические показатели бегунов на средние дистанции в условиях верхнего среднегорья 191
5.2 Показатели системы крови, кардиопульмонального и метаболического состояния бегунов на средние дистанции в условиях верхнего Среднегорья 201
5.3 Показатели кардиореспираторной системы бегунов через трое суток реакклиматизации в условиях равнины (г. Челябинск) 207
5.4 Эргоспирометрические показатели группы обследования и их интерпретация 210
5.5 Показатели сердечной деятельности и системы крови спортсменок в переходных процессах акклиматизации и реакклиматизации 220
5.6 Показатели системы крови, электролитного, водного, липидного, углеводного обменов, содержания молочной кислоты, креатинина бегуний под воздействием факторов горного климата (38 дней акклиматизации) 226
5.7 Показатели системы крови, обменные процессы, кровоток и спектральные характеристики кровообращения у спортсменок 233
5.8 Результаты спектрального анализа показателей кровообращения бегуний в период реакклиматизации 250
5.9 Оценка интегративной реактивности организма бегунов через 38 дней нахождения в верхнем среднегорье (функциональное и метаболическое состояние) 257
5.10 Показатели системы крови и метаболического состояния бегунов группы обследования 266
5.11 Показатели стабилометрии обследуемых спортсменов и проекций тела в плоскостях 270
ГЛАВА 6. Интегративная реактивность организма у представителей бега на средние дистанции и стипль-чезе (обсуждение результатов исследования) 289
Выводы 324
Практические рекомендации 327
Список использованных сокращений 329
Список литературы 332
- Физиологические, молекулярно-клеточные и биомеханические особенности реактивности и адаптации спортсменов к нагрузкам, развивающих локально-региональную мышечную выносливость (ЛРМВ) в условиях равнины и Среднегорья
- Определение компонентного состава тела у спортсменов(-ок), тренирующихся в беге на средние дистанции
- Оценка кардиопульмонологических показателей спортсменов бегунов на средние дистанции, тренирующихся в условиях равнины на специально-подготовительном этапе тренировки
- Показатели системы крови, кардиопульмонального и метаболического состояния бегунов на средние дистанции в условиях верхнего Среднегорья
Введение к работе
Актуальность исследования. Проблема интегративной реактивности организма спортсменов в условиях фазовых изменений долговременных адаптационных процессов привлекает внимание целого ряда ученых в области спортивной физиологии и медицины (Уилмор Дж. Х., Костилл Д.Л.,1997; Харгривс М., 1998; Сашенков С.А., 1999; Мохан Р., 2001; Рафф Г., 2001; Румянцева Э.Р., Колупаев В.А., 2009; Быков Е.В., 2012, 2013; Абзалов Р.А., 2014; Логинов С.И., 2014; Харитонова Л.Г., 2015 и др.). Анализ данных литературы свидетельствует, что работ, физиологически обосновывающих новые эффективные технологии подготовки и адекватность реакций организма спортсменов, исключительно мало (Кулиненков О.С., 2009; Павлов С.Е., 2000; Селуянов В.Н., 2007; Исаев А.П., 2012-2014).
Анализ выступления сборной команды РФ на чемпионате Европы 2014
года показывает, что система спортивной подготовки России в беговых
дисциплинах явно отстает от передовых зарубежных стран. Дисквалификация
семи элитных легкоатлетов (олимпийских чемпионов и мировых),
принимающих запрещенные фармпрепараты, подтверждает актуальность профилактики таких нарушений и поиска эффективных технологий повышения физической работоспособности на основе физиологических механизмов.
Анализ проблемы реактивности и устойчивой адаптации бегунов показал,
что единого научного обоснования технологий подготовки на базовых этапах и
блоках непосредственной подготовки к участию в социально значимых
соревнованиях на сегодня не существует. Большинство авторов
дифференцированно изучают технологии подготовки, биологические ритмы функционального состояния, проблему индивидуализации (Пшибыльский В., 2005; Губа В.П. с соавт., 2009).
Проблемы фазового анализа срочной и долговременной адаптации
остаются недостаточно освещенными в современной литературе. В связи с
выше указанным, выдвинутая на обсуждение проблема имеет важное значение
как с точки зрения обоснования прогрессивных технологий подготовки, так и
адекватной эффективной адаптации бегунов высокой и высшей квалификации.
Концепция долговременной адаптации служит фундаментальной основой
изучения интегративной деятельности организма спортсменов в блоках годовой
подготовки с концентрированным развитием локально-региональной
мышечной выносливости (ЛРМВ).
Поставленная на обсуждение проблема приобретает мотивационное значение для поиска новых технологий спортивной подготовки, позволяющих сохранить эффективную адаптацию к социально значимым стартам. Одним из
таких методов является интервальная тренировка, повышающая спортивную работоспособность, сохраняющая функциональное состояние миокарда и устойчивость скелетных мышц к гипоксии (Исаев А.П., Сиротин О.А., 1986; Хочачка П., Сомеро Дж., 1988; Сашенков С.Л., 1999; Павлова В.И. с соавт., 2013, 2014; Абзалов Р.А., 2014; Сейлер С., 2014). Использование специфических и неспецифических средств подготовки бегунов на средние дистанции, совокупно сочетающихся со стретчингом, релаксационным воздействием и интерференцией двигательных способностей в навыки позного бега, способствует созданию фазы устойчивой адаптации и специальной готовности (Романов Н., Робсон Дж., 2013; Исаев А.П. с соавт., 2014). Тренировочные воздействия в макроцикле, ведущие к формированию устойчивой фазы долговременной адаптации, включают втягивающие, развивающие, интенсивные, пиковые, соревновательные и восстановительные микроциклы. Ключевая идея спортивной тренировки в беговых дисциплинах заключалась в сокращении объема двигательных действий в первых двух зонах мощности и замене их скоростно-силовыми физическими упражнениями, развивающими ЛРМВ в аэробном режиме.
Включив в основу целевого развития ЛРМВ интервальную тренировку с относительно короткими по времени нагрузками гравитационного и баллистического характера воздействия (прыжки, «многоскоки», подскоки, метания, стретчинг, специальные упражнения, в т.ч. с помощью приспособлений и тренажеров), удалось создать условия искусственной тренировочной среды, закладывающей фундамент для роста спортивных достижений (Ратов И.П., 1995; Исаев А.П. с соавт., 2014).
Для получения эффективных результатов тренировочных воздействий в фазах формирующей и устойчивой долговременной адаптации необходимо строго соблюдать принципы функционального питания, водно-солевого режима, восстановительных мероприятий после тренировочных нагрузок (Гаврилова Е.А., 2007; Белоцерковский З.Г., Любина Б.Г., 2013; Абзалов Р.А. с соавт., 2014).
Следовательно, исследование влияния больших тренировочных нагрузок в условиях применения обоснованных технологий спортивной подготовки, условий и факторов, определяющих научно-методические положения адаптации спортсменов высокой квалификации в видах спорта, требующих развития выносливости, актуально и имеет очевидное теоретическое и практическое значение (Меерсон Ф.З., 1981; Пшенникова М.Г., 1986; Фомин Н.А., 2003; Медведев В.Н., 2003; Исаев А.П., 2003-2015).
Концептуальной основой при разработке исследовательской части настоящей диссертации являлась интеграция положений теории адаптации
организма к физическим нагрузкам (Меерсон Ф.З., Солодков А.С., Мозжухин А.С., Исаев А.П.), функциональной системы (Анохина П.К., Судаков К.В.), закономерностей внутри- и межсистемного взаимодействия в условиях действия экстремальных факторов (Ванюшин Ю.С., Шибкова Д.З., Румянцева Э.Р.), системной организации гомеостаза – уровня общей неспецифической реактивности организма (Мулик А.Б.), особенностей статокинетической устойчивости организма (Шорин Г.А., Исаев А.П., Гурфинкель В.С.), концепции воспитания локальной выносливости в циклических видах спорта (Мякинченко Е.Б., Исаев А.П.). Обеспечение эффективности управления функциональным состоянием спортсменов-легкоатлетов в ходе тренировочных воздействий возможно при условии интеграции морфофункциональных, физиологических, биохимических ресурсов организма на основе фазового анализа адаптивных состояний спортсмена.
В методическом обеспечении исследования учтены описанные ранее
физиологические эффекты применения интервальных гипоксических
тренировок в сочетании с физическими нагрузками (Меерсон Ф.З., Бреслав И.С., Балыкин М.В.), воздействия физических тренировок на лимитирующие деятельность функциональные системы (Дембо А.Г., Земцовский Э.В., Озолинь П.П., Викулов А.Д.).
Целью исследования является анализ интегративной реактивности организма, особенностей адаптационных процессов у представителей легкоатлетического бега в процессе развития ЛРМВ при ступенчатой акклиматизации в условиях среднегорья и реакклиматизации.
Для ее реализации были поставлены следующие задачи:
1. Выявить интегративную реактивность и адаптивно-компенсаторные
изменения в организме обследуемых спортсменов(-ок) в период срочной и
долговременной адаптации, развивающих ЛРМВ на равнине и среднегорье.
2. Провести фазовый анализ срочных реакций и долговременных
изменений состава тела, функционального состояния позвоночника,
статокинетической устойчивости, функционального и метаболического
состояния спортсменов(-ок) в условиях целевого развития ЛРМВ и воздействия
горного климата среднегорья.
3. Физиологически обосновать возможность применения физических
нагрузок, развивающих ЛРМВ и горного климата для оптимизации
адаптационных процессов и спортивную результативность квалифицированных
бегунов.
4. Разработать модели эффективности применения технологии
развивающей ЛРМВ и адаптивных процессов спортсменов(-ок),
специализирующихся в беговых дисциплинах 800 метров, 1500 метров, стипль-чезе (2000 и 3000 метров с препятствиями).
Научная гипотеза. Можно предположить, что целевое развитие ЛРМВ
при тренировочных нагрузках и акклиматизации в условиях естественной
гипоксии создаст базовую основу повышения спортивной результативности, за
счет интеграции механизмов регуляции реактивности организма, что и
позволит мобилизовать морфофункциональный потенциал спортсменов к
периоду значимых соревнований. Эффективность применения современных
технологий подготовки высококвалифицированных спортсменов -
представителей легкоатлетического бега достигается при условии фазового
анализа адаптивных состояний спортсмена, оценки его реактивности как
отражения интеграции морфофункциональных, физиологических,
биохимических ресурсов организма.
Научная новизна. Впервые в практике современной легкой атлетики дано научное обоснование фазового процесса адаптации спортсменов высокой и высшей квалификации в беговых дисциплинах в условиях развития ЛРМВ на равнине и среднегорье.
Выявлены индикаторы фазового процесса адаптации, соответствующие
временным характеристикам акклиматизации (реакклиматизации) и
определяющие спортивную результативность представителей беговых
дисциплин. Указанные индикаторы отражают компонентный состав тела,
функциональное состояние позвоночного столба, механизмы регуляции
кровообращения, постурологический статус спортсмена и профиль
асимметрии, гормональную активность организма спортсменов(-ок).
Впервые в практике беговых дисциплин легкой атлетики выявлены
особенности срочной и долговременной адаптации к условиям равнины и
среднегорья в период базовой и соревновательной подготовки
высококвалифицированных спортсменов обоего пола. В частности, показано влияние акклиматизации в условиях среднегорья на архитектонику регуляторных процессов газообмена и кровотока организма спортсменов.
Представлено физиологическое обоснование методического обеспечения, направленного на оптимизацию механизмов регуляции и мобилизации кардиопульмональной системы организма на этапах заключительной подготовки к социально значимым соревнованиям.
На основе анализа реактивности организма в условиях относительного покоя и гипоксических воздействий доказана целесообразность использования фазового анализа адаптивных состояний как варианта классификации динамических функционально-структурных и регуляторных изменений в организме спортсменов(-ок). Применительно к общей системе адаптации
обоснована частная дифференциация интегративной реактивности организма спорстменов(-ок): поисковая, развивающая, формирующая, устойчивая фазы.
Разработана и апробирована модель технологии развивающей ЛРМВ и
долгосрочные адаптивные процессы у спортсменов(-ок), специализирующихся
в беговых дисциплинах на 800 метров, 1500 метров, стипль-чезе (2000 и 3000
метров с препятствиями), что подтверждается результатами многомерного
математико-статистического анализа и ростом квалификационной
характеристики спортсменов.
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретико-практическая ценность результатов исследования заключается в получении новых знаний о динамике полифункциональных показателей в условиях долговременной адаптации к воздействиям, направленным на развитие локально-региональной мышечной выносливости. Исследование выполнено в рамках национального проекта «Суперкомпьютерные и грид-технологии для решения проблем энерго- и ресурсосбережения» (РФФИ №12-07-00443-а) и ГК №2014/252. Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках базовой части государственного задания (код проекта – 1696).
Результаты диссертационного исследования являются целевыми
установками программы фундаментальных научных исследований Российской академии наук на период 2013-2020 годы. В частности, среди ожидаемых результатов выполнения указанной выше программы нами получены данные, решающие задачи по:
– изучению интегративной функции сердечно-сосудистой и эндокринной систем в условиях адаптации к гипоксии и другим экстремальным факторам среды у здоровых лиц;
– изучению механизмов острой и долговременной адаптации систем организма к предельным физическим нагрузкам, действию низких температур, гипоксии.
Результаты настоящего исследования внедрены в практическую деятельность СДЮСШОР, Центров олимпийской подготовки, спортивных клубов и кафедр спортивного совершенствования вузов и лечебно-профилактических учреждений спортивного профиля. Высокий рост спортивной результативности выразился в выполнении нормативов мастеров спорта (15 человек) и мастеров спорта международного класса (2 человека), успешных выступлениях на международных соревнованиях, что подтверждено соответствующей документацией.
Творческое сотрудничество тренеров и научных работников позволило провести системный анализ физиологических исследований, создать
электронный дневник спортсмена и хранилище данных (Суперкомпьютер, «Скиф Аврора») и моделировать адаптационные фазовые процессы. Научные положения, выносимые на защиту:
-
Результаты мониторинга и регуляции морфофункционального и метаболического состояния высококвалифицированных бегунов на средние дистанции в условиях развития ЛРМВ на равнине, в среднегорье и в период реакклиматизации отражают фазовый процесс долгосрочной адаптации в зависимости от этапов и периодов подготовки спортсменов.
-
Индикаторами фазового процесса адаптации, соответствующими временным характеристикам акклиматизации (реакклиматизации) и определяющими спортивную результативность представителей беговых дисциплин являются: компонентный состав тела, функциональное состояние позвоночного столба, механизм регуляции кровообращения, постурологический статус и профиль асимметрии, ферментативная и гормональная активность организма спортсменов(-ок).
3. Создание искусственной гипоксии при развитии ЛРМВ
сопровождается фазовыми процессами адаптации кардиопульмональной
системы, что позволяет повысить интегральную реактивность организма
спортсменов, выявить критерии адаптоспособности и уровень готовности
спортсменов к социально значимым стартам.
4. Разработанная система анализа физиологических данных в условиях
применения технологий интегральной подготовки в беге на выносливость
обеспечивает выявление тренировочных нагрузок, не адекватных состоянию
спортсменов и сопровождающихся снижением верхних пределов реакций,
изменением их кинетических свойств, что ограничивает возможности
повышения мощностей кардиопульмональной системы (КПС) и адаптивно-
компенсаторных процессов доставки O2 мышцам.
5. Модель эффективности применения технологии развивающей ЛРМВ и
долгосрочные адаптивные процессы у спортсменов(-ок), специализирующихся
в беговых дисциплинах на 800 метров, 1500 метров, стипль-чезе (2000 и 3000
метров с препятствиями), подтверждается результатами многомерного
математико-статистического анализа и ростом квалификационной
характеристики спортсменов.
Личный вклад соискателя. Постановка проблемы, цель и задачи проведенной работы, ее методология, анализ и обобщение полученных результатов выполнены автором лично. Отдельные разделы диссертации выполнены в сотрудничестве с сотрудниками кафедры теории и методики физической культуры и спорта; адаптивной физической культуры, физиологии
и биохимии; кафедры физического воспитания и здоровья ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет».
Обоснованность и достоверность результатов исследования
обеспечена корректной выборкой спортсменов(-ок) высокой и высшей
квалификации, применением современных, сертифицированных и
патентованных диагностирующих приборов с компьютерным обеспечением технологий и методов статической обработки полученных данных.
Апробация результатов. Основные научные разработки по созданию технологий, развивающих ЛРМВ на равнине и среднегорье, подведение организма к фазе устойчивой адаптации, подтверждают свидетельства государственной регистрации по трем аспектам работы (№20156.10677 – программа для ЭВМ «Стимуляция и развитие локальной мышечной выносливости у легкоатлетов»; «Система интеллектуального анализа морфофункциональных и биохимических данных экспресс-оценки фазового анализа адаптивных состояний»; «Действие гипоксии с нагрузками в базовом и в соревновательном периодах подготовки спортсменов в условиях острой и долговременной адаптации»).
Основные положения диссертации представлены на Всероссийской
научно-практической конференции (далее НПК) «Психолого-педагогические и
медико-биологические проблемы физической культуры и спорта» (Челябинск,
2009); на Международной НПК «Физиологические механизмы адаптации
человека» (Тюмень, 2010); на Международной НПК «Психолого-
педагогические и медико-биологические проблемы физической культуры,
спорта, туризма и олимпизма: инновации и перспективы развития» (Челябинск,
2011); на первой региональной НПК «Физическое воспитание в формировании
личности будущего специалиста» (Челябинск, 2011); докладывались в
Международной Академии «TOTALWellness» (комплексное благополучие)
(Бат-Ям, Израиль, 2011); на Всероссийской НПК «Психолого-педагогические и
медико-биологические проблемы физической культуры и олимпизма:
инновации и перспективы развития» (Челябинск, 2012); на международной
НПК «Физиологические и биохимические основы и педагогические технологии
к разным по величине физическим нагрузкам» (Казань, 2012); на
Всероссийской НПК с международным участием «Стратегия формирования
здорового образа жизни средствами физической культуры и спорта: опыт,
перспективы развития» (Тюмень, 2013); на Международной НПК
«Перспективы исследования в физической культуре, спорте и туризме» (Челябинск, 2014); Serious sports conference. Psychology of sports coaching (London, 2014); на Международной НПК «Научно-методическое обеспечение и
сопровождение системы физического воспитания и спортивной подготовки в контексте внедрения комплекса ГТО» (Челябинск, 2015).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 43 работы, из них 27 публикаций в ведущих цитируемых научных журналах и изданиях перечня ВАК Минобрнауки РФ в т.ч. 7 публикаций в журналах, включенных в базу научного цитирования Scopus, 4 монографии в соавторстве, 12 публикаций в сборниках, материалах конференций, 2 свидетельства о регистрации программы для ЭВМ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 367-ми страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания дизайна, материалов и диагностирующих компьютерных технологий исследования, четырех глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и приложений. Список цитируемой литературы содержит 285 источников на русском и 62 источника на иностранном языке.
Физиологические, молекулярно-клеточные и биомеханические особенности реактивности и адаптации спортсменов к нагрузкам, развивающих локально-региональную мышечную выносливость (ЛРМВ) в условиях равнины и Среднегорья
Один из основоположников высокогорной физиологии Н.Н. Сиротинин (1966) предложил концепцию о ступенчатой адаптации и ступенчатой гипоксии, которая стала основой тренировочного процесса спортсменов. Мнение автора по вопросу изучения реактивности организма нашло отражение в концепции кислородного режима организма (Лауэр Н.В., 1966) и далее развиваемое в практическом контексте в трудах ряда исследователей (Исаев А.П. с соавт., 1969; Малкин В.Б., 1977; Меерсон Ф.З., 1990; Лукьянова Л.Д., 1996; Быков Е.В., 1999; Цейликман О.Б. с соавт., 2013). Горный климат вносит изменения в систему красной крови (Уилмор Дж.Х., 1997; Шевченко Ю.Л., 2000; Green H.J., 1992; lvarez-Herms J. et all, 2015). Искусственная гипоксия создается при физиотерапии, специализирующей газовую среду на заданной высоте над уровнем моря, задержками дыхания в покое и при специализированных воздействиях, применением газовых смесей для дыхания (Исаев Г.Г. с соавт., 1997; Колчинская А.З., 2003; Heather E.H., David R.P., 2014). Увеличение содержания гематокрита свидетельствует о повышении референтных границ содержания гемоглобина. При снижении гематокрита изменялась концентрация гемоглобина. Гемоглобин в клетках является кислотно щелочным буфером, детерминированным белковой составляющей. В условиях горного климата гипоксия вызывает заметное увеличение секреции эритропоэтина, а он в свою очередь, усиливает образование красных клеток крови до тех пор, пока гипоксия не исчезнет. Если содержание эритропоэтина синтезируется много и железо физиологически повышено, репродукция красных клеток крови может возрасти на порядок и более по сравнению с референтными границами. Наблюдаемый синтез гемоглобина в среднегорье в начале акклиматизации детерминирован звеньями в виде гемма, содержащего атом железа. Каждая молекула гемоглобина, состоящая из четырех цепочек, содержит четыре атома железа. Связывание гемоглобина с кислородом происходит в жидкой среде в форме молекулярного кислорода. Создание искусственной гипоксии в равнинных условиях создает возможности для эритропоэза (Горяева Е.Ю., 2002; Колчинская А.З., 2005).
Цитоплазматические ферменты способствуют мобилизации глюкозы и формированию небольшого количества аденозинтрифосфата. Они удерживают железо гемоглобина клеток и предупреждают окисление белков красных клеток крови (Марри Р., 2009). Гематокрит зависит от пола обследуемых, степени анемии, уровня ДД, высоты над уровнем моря (Исаев А.П. с соавт., 2013). Вязкость крови существенно увеличивается в случае повышения показателя гематокрита. Факторами, влияющими на вязкость крови, являются концентрация белка в плазме крови, а также соотношение разных типов белков в плазме. Увеличение артериального давления (АД) усиливает проталкивающую кровь по сосуду и в коже растягивает сосуд, уменьшая сосудистое сопротивление. Торможение симпатических (S) влияний вызывает существенное расширение сосудов и способно увеличить объемный кровоток в два раза и более и, наоборот, такие S-воздействия приводят к сужению сосудов (Кулиненков О.С., 2009). Интегральная деятельность организма полифункциональна. Например, применительно к белкам инсулин оказывает непосредственное влияние на захват аминокислот клетками и синтез из них белка. Инсулин тормозит распад белков, уже находящихся в клетках. Поступившая в клетки глюкоза фосфолируется и становится субстратом для всех обычных этапов обмена углеводов. Увеличение транспорта глюкозы в клетки детерминировано соединительной тканью. Если инсулина недостаточно белковые пузырьки отделяются от мембраны в течение 3-5 мин и возвращается в середину клетки, сохраняя способность к использованию их при необходимости (Леонтьев А.Н., 1981; Бородюк Н.Р., 2009; Donovan C.M., 1990). Для производства данного количества энергии путем гликолиза при анаэробных условиях требуется большее количество глюкозы, креатинфосфата чем при аэробных ДД (Ahlbord G., 1991; Dufour S.P., 2006). В индукции адаптивного синтеза белка при тренировке в условиях гипоксии важная роль принадлежит ферментам и гормонам, которые обеспечивают переход в стабильную фазу долговременной адаптации (Волков И.И., 2000).
Большинство исследований свидетельствуют о повышенных потребностях организма в белке при интенсивной физической нагрузке спортсменов. При этом БТН вызывали резкое возрастание ренальной экскреции азота, мочевины, аминного азота и креатинина. Потребность в белке неодинакова у спортсменов в различные фазы адаптации и мезоциклы спортивной деятельности. Между количеством белка в рационе и его усвояемостью наблюдается обратная зависимость. Активные физические воздействия активизируют сократительную деятельность с помощью миоглобина (глобулярный железосодержащий белок), основные функции которого определяются запасами в мышцах О2. В процессе биосинтеза мышечных белков для образования миоглобина организму крайне необходимо дополнительное количество железа. Его трансляция в связи с особенностями биохимических процессов в костомозговых сидеробластах образует дефицит железа и в течение мезоцикла, этапа подготовки у спортсмена возможна железодефицитная анемия. Это обусловлено особенностями системы крови и интегральной деятельности ЖКТ. Ряд химических реакций сопутствует образованию с клеточным белком апоферритинового комплекса, получившего название ферритина. В таком виде он депонируется в кишечном эпителии (Грязных А.В., 2011). Кроме депонирующей функции этот комплекс выполняет функцию накопления информации о насыщении организма металлом. В клетках эпителия кишечника Fe находится в 3-х формах: транспортное, в митохондриях и запасное железо в виде ферритина. Увеличение запаса железа в клетке может быть следствием повышенного образования в ней ферритина (Кузнецов А.П., 2001). Во время экстремальных воздействий БТН возникает стрессовая реакция, порою переходящая в хронический стресс, приспособление к которому зависит от реактивности организма, фазы адаптации. Возникает необходимость кортикостероидной стимуляции катаболизма белков и глюконеогенеза для обеспечения энергозатрат.
По данным А.П. Исаева, снижение гликолитических энзимов (АСТ, активности КФК) у спортсменов развивающих выносливость, в условиях горной адаптации, свидетельствует о преобладании мышечных волокон I типа, характеризующихся низкой гликолитической возможностью по сравнению с волокнами типа II (Уилмор Дж.Х. с соавт., 1997; Харгривс М., 1998; Исаев А.П. с соавт., 2013).
Определение компонентного состава тела у спортсменов(-ок), тренирующихся в беге на средние дистанции
Альтернативным методом эффективного восстановления функционального состояния спортсменов, повышения их аэробных возможностей, физической работоспособности и выносливости является гипоксическая тренировка (Лукьянова Л Д. с соавт., 2008).
Обзор результатов исследований современного этапа развития спортивной физиологии, показал, что тренировка спортсменов в условиях среднегорья приводит к росту максимальной аэробной производительности. Последняя выражена комплексом гематологических «ответов», в частности, повышению концентрации эритропоэтина и содержания гемоглобина, ретикулоцитозу, кислородной емкости крови и, как следствие (Koistinen P.O. et all, 2000; Hoppeler H., 2001).
В ряде руководств, диссертационных исследованиях предложены различные методы моделирования гипоксии - варианты гипокситренировок: длительная многочасовая экспозиция гипоксии (модель «train low, sleep high»); интервальная 2-6-часовая экспозиция ежедневно в течение 12-28 дней; гипоксические экспозиции в сочетании с физическими нагрузками (Горатук В.В. с соавт., 2003; Колчинская А.3., 2008; Лукьянова Л Д. с соавт., 2008; Глазачев О.С. с соавт., 2010).
Среди физических средств восстановления (водные процедуры, разновидности массажа, температурные воздействия) наиболее эффективным признан баромассаж, создающий локальное отрицательное давление на мышцы нижних конечностей в процессе подготовки высококвалифицированных спортсменов (Аванесов В.У. с соавт., 2013).
Авторами показаны различные варианты применения локального отрицательного давления. Так, баромассаж с преобладанием режима декомпрессии - положительно влияет на темпы развития силовых и скоростно-силовых качеств, с преобладанием режима компрессии - на развитие скоростных качеств, с равнозначным чередованием режимов компрессии и декомпрессии - на развитие специальной выносливости (Аванесов В.У. с соавт., 2013).
Известно, что организм спортсменов-стайеров в отличие от других представителей легкой атлетики характеризуется развитыми аэробными возможностями и способностью переносить высокие темпы расхода энергии с минимальным накоплением лактата в крови (Уилмор, Дж.Х. с соавт., 2001).
Высокий уровень физической работоспособности, экономичность является результатом согласованности работы лимитирующих функциональных систем организма (Пищалов Е.В., 2014). Так, в литературе имеются данные о сопряженности темповых характеристик бега к синхронизации работы сердца и опорно-двигательного аппарата (Ruiter C.J., 2014).
Автор показывает, что программы подготовки с различным соотношением темпа и частоты сердечных сокращений, кроме 1:1 (например, 1:2, 2:3, 3:2), существенно сокращают время бега на субмаксимальной скорости, увеличивают временные константы в повышении частоты сердечных сокращений, с тенденцией к снижению вариабельности сердечного ритма (Ruiter C.J., 2014).
Направленность тренировочного процесса является главным фактором в организации функции аппарата кровообращения. В связи с этим в современных рекомендациях по классификации видов спорта их подразделяют в зависимости от интенсивности нагрузки (низкая, умеренная и высокая) и ее типа (статическая или динамическая). При этом интенсивность физической нагрузки определяется по степени потребления кислорода тканями (Mitchell J.H. et all, 2007; Гарганеева Н.П. с соавт., 2012; Taralov Z. et all, 2015).
Под экономичностью двигательных действий понимают собственно особенности энергообеспечения, выраженные в значениях эффективности потребления кислорода и сжигания калорий в процессе выполнения указанных действий. Исследования беговой экономичности на различных скоростях у высококвалифицированных бегунов-стайеров не выявили различия в экономичности бега на скоростях ниже интенсивности 90% от максимального потребления кислорода (Larson P. et all, 2011). Примечательно, по данным тех же авторов, женщины характеризуются более низким максимальным потреблением кислорода, но более высокой экономичностью бега, чем мужчины.
В качестве повышения функциональных возможностей легкоатлетов -бегунов, равно как и восстановления функций, предлагается использовать эргогенические средства в виде различного рода воздействий на дыхательную систему (Солопов И.Н., 2004). Так, разработанная В.В. Чёмовым и О.А. Москлевым (2013) экспериментальная технология применения эргогенических средств, дифференцированных соответственно основным задачам каждого этапа подготовительного периода, а также по направленности воздействия дает возможность формировать в определенной регулируемой последовательности функциональные свойства и качества организма. Заявленная авторами методика обеспечивает относительно больший прирост в показателях функциональной и специальной физической подготовленности легкоатлетов-бегунов на средние дистанции.
В работе Ю.В. Корягиной с соавторами (2015) представлены результаты исследования, доказывающего, что применение гипероксической газовой смеси оказывает направленное влияние на функциональные возможности кардиореспираторной системы, оптимизируя вегетативное обеспечение. Использование кислородной поддержки перед максимальной нагрузкой способствует увеличению производительности кислородтранспортной системы, общей производительности сердца, а также снижению лимитирующих возможностей дыхательной системы. Кроме того, ингаляция гипероксической газовой смеси в течение 20 мин после максимальной нагрузки способствует ускорению процессов срочного восстановления сердечно-сосудистой и дыхательной систем (Корягина Ю.В. с соавт., 2015).
Относительно половой дифференциации как фактора, лимитирующего спортивную результативность в практике спорта вопрос достаточно изученный. Большое значение для качественного построения мезоциклов при тренировке женщин имеет учет особенностей женского организма, в частности, специфических особенностей, обусловленных овариально-менструальным циклом (Крефф А.-Ф. с соавт., 1986; Соха С.С соавт., 1999; Соболева Т.С., 2003; Захарьева Н.Н., 2010).
Построение тренировки, по мнению Л.И. Клочко с соавт. (2012), должно быть обязательным для втягивающих и базовых мезоциклов, большинства контрольно-подготовительных, т.е. тех мезоциклов, в которых преимущественно решаются задачи создания технико-тактических и функциональных предпосылок, необходимых для достижения планируемых спортивных результатов.
Ведущие специалисты в области физиологии спорта, спортивной медицины указывают на возможность увеличения объема физической нагрузки на 5-12-й и 15-17-й день и запрет на ее увеличение на 13-14-й и 26-28-й день менструального цикла при условии правильного планирования тренировочного процесса спортсменкам высокого класса в беге на выносливость, имеющим 28-дневный менструальный цикл (Беляева К.Г. с соавт., 1997; Клочко Л.И. с соавт., 2012).
Однако, имеются результаты исследования, в котором подчеркивается, что у высококвалифицированных спортсменов обоих полов, специализирующихся в одном и том же виде спорта, по мере сближения их морфологических и функциональных показателей найдена четкая закономерность сближения спортивного результата, особенно в видах спорта с преимущественным проявлением качества выносливости (Е.Л. Михалюк с соавт., 2013). Авторами показано, что многолетний тренировочный процесс оказывает на организм мужчин и женщин одинаковое влияние, выражающееся в снижении, а порой и отсутствии достоверных различий со стороны многих интегральных показателей функционального состояния.
Оценка кардиопульмонологических показателей спортсменов бегунов на средние дистанции, тренирующихся в условиях равнины на специально-подготовительном этапе тренировки
Из данных таблицы 17 следует, что в регуляции кровотока доминировали вегетативные и ГГ факторы, затем следовали надсегментарные и периферические. В регуляции центральной гемодинамики приоритетно представляли вклады вегетативных, ГГ и надсегментарных звеньев. В амплитуде реоволны ATHRX регуляция была аналогичной предыдущей, а
АТОЭ шла от ГГ к надсегментарным и вегетативным механизмам регуляции. Исключение составили показатели СрД, АТОЕ, в которых регуляторные воздействия распределялись от ГГ к надсегментарным и вегетативным. Можно полагать, что бегуньи находились в формирующей фазе адаптации. Следует отметить, что в поисковой фазе адаптации спектр регуляции кровотока изменялся разнонаправленно. В развивающей фазе – распределение факторов было следующее: вегетативные, надсегментарные, ГГ и периферические, в формирующей – вегетативные, ГГ, периферические и надсегментарные. В устойчивой фазе факторы располагались следующим образом: ГГ, вегетативные, периферические, надсегментарные.
Как следует из таблицы 18, ОМС медленноволновых колебаний (МВК) СрД при смене положения лежа-стоя заметно изменялась. Как известно, ОМС является маркером регулирующих влияний и отражает уровень адаптации СрД и механизмов его регуляции к воздействию факторов внешней и внутренней среды. Наибольший вклад в регуляцию СрД внесли ГГ воздействия, затем следовали нейрогенные механизмы и незначительное влияние оказывали барорефлекторные. В отличие от СрД регуляция ЧСС при ортопробе характеризовалась увеличением ОМС, неизменностью FM, достоверным повышением нейрогенных, ГГ механизмов (р 0,05) и снижением миогенных воздействий (р 0,05). Вклад в регуляцию ЧСС при активном ортостазе колебался векторно к повышению нейрогенных и барорефлекторных факторов, снижению ГГ и автономных воздействий.
Регуляция УО (SV) при ортопробе осуществлялась посредством повышения ОМС, середины спектра (р 0,01), увеличении вклада корково-подкорковых, ГГ, барорефлекторных и парасимпатических влияний на уровнях, приближающихся к достоверным. На этом фоне возросли симпатико-парасимпатические и барорефлекторные воздействия, а вклад ГГ и нейрогенных факторов в регуляцию УО при ортопробе снизился. Регуляция МОК при смене положения характеризовалась существенным увеличением ОМС, относительной (р 0,05), барорефлекторных (р 0,05), внутрисердечных воздействий. Достоверно повысились нейрогенные влияния (р 0,05).
Регуляция Fw при смене положения тела заключалась в снижении ОМС, достоверно снижалась Fm (р 0,01). Существенно снижались значения Р2 (р 0,05) при общей тенденции уменьшения регуляторных вкладов (Р1, РЗ, Р4). В регуляции мелких сосудов (АТОЕ) значения ОМС существенно снижались (р 0,05), а показатели Р4 изменялся недостоверно. Усилился вклад ГГ, барорефлекторных и внутрисердечных влияний и, снизился - нейрогенных.
Таким образом в регуляции центральной гемодинамики преобладали соответственно следующие механизмы: СрД (ГГ, нейрогенные); ЧСС (барорефлекторные, ГГ, внутрисердечные); УО (ГГ, барорефлекторные, нейрогенные); МОК (барорефлекторные, ГГ, внутрисердечные). В регуляции МВК крупных сосудов при ортопробе доминировал вклад ГГ и коркоов-подкорковых механизмов, и в меньшей степени барорефлекторных. В регуляции МВК мелких сосудов при ортопробе соответственно доминировали барорефлекторные механизмы, далее следовали ГГ, нейрогенные и внутрисердечные воздействия. Венозный возврат при смене положения тела вызывал активацию соответственно барорефлекторных и внутрисердечных воздействий.
В таблице 18 представляем показатели спектрального анализа кровообращения в пробе задержка дыхания в условиях равнины. Наблюдалось снижение ОМС, BR, SV, CO, АТОЕ, ATHRX (р 0,05). В параметрах HR произошло достоверное увеличение ОМС (р 0,001). Остальные значения существенно не изменились. Дыхательные волны сосудов превосходили по своей величине границы контроля (Астахов А.А., 1996). В порядке ранжирования факторы расположились: S-PS и барорегуляторные, гуморально-гормональные, корково-подкорковые, автономные, миогенные механизмы. В последних выражено представлены дыхательные волны сосудов. В целом регуляция приобрела ГГ и S-PS 120 характер с активным включением отдельных центральных и периферических механизмов.
Результаты спектрального анализа кровообращения у спортсменок группы сравнения при выполнении пробы с задержкой дыхания, тренирующихся в условиях равнины (г. Челябинск) 18,82 0,02 0,11 1,34 4,15 3,22 Из таблицы 18 видно приоритетное положение в регуляции кровообращения у спортсменок ГГ факторов, затем вегетативных и надсегментарных. В регуляции центрального кровотока отмечался следующий вклад: вегетативные, ГГ, надсегментарные. В регуляции крупных и мелких сосудов: ГГ, надсегментарные, вегетативные звенья. В регуляции дыхательных волн аорты приоритетно выглядили периферические и вегетативные факторы, а периферических сосудов: вегетативные и автономные звенья. Представленные данные позволяют заключить, что спортсменки находились в формирующей фазе адаптации. При оценке фаз адаптации возможно наличие переходных состояний от одной к другой фазе адаптации.
Анализ данных кардиопульмонологических характеристик спортсменов - бегунов на средние дистанции, тренирующихся в условиях ранины (г. Челябинск) позволяет констатировать различия механизмов регуляции системы кровообращения. Изменению подвергались: функция сердца, сосудов и частично амплитуды дыхательных волн сосудов. Включение вклада автономных механизмов регуляции функции свидетельствует об адаптивных процессах в системе кровообращения спортсменов.
Показатели системы крови, кардиопульмонального и метаболического состояния бегунов на средние дистанции в условиях верхнего Среднегорья
Необходимо отметить, что после 38 дней реакклиматизации на равнине по сравнению с длительным пребыванием в горах отмечалось достоверное снижение содержания гемоглобина (Hb) (р 0,05). Значения Hb находились на высоком уровне по сравнению с контролем и в течение 17 дней пребывания в Португалии существенно снизились (р 0,05). Первое достоверное снижение было через 5 дней пребывания в Альбуфейре (р 0,05). Самые низкие показатели Hb выявлялись через две недели пребывания на равнине (рис. 23).
Увеличение температуры и повышения концентрации 2,3 – ДФГ кривая диссоциации оксигемоглобина сдвигается вправо по оси рО2, что приводит к ускорению диффузии О2 из капиллярной крови к митохондриям в работающих мышцах. В противном случае низкие концентрации 2,3 ДФГ грозит диффузии О2 снижается и общая скорость поступления О2 в мышцы будет снижаться (И.С. Бреслав с соавт., 2013). Одним из биохимических процессов, связанных с использованием эндогенных субстратов окисления, является локализированной в митохондриях работающих мышц, другом случае альфа-глицерол фосфат.
В течение всех исследований на равнине показатели гематокрита превосходили горные (р 0,05-0,01). Возможно, это связано со следами обезвоживания, характерного для горного климата и увеличением напряжения на миокард и обеспечением организма спортсменов кислородом в условиях верхнего среднегорья (рис. 16).
Значения эритроцитов снижались на равнине (р 0,05), а лейкоцитов достоверно не изменялись. Показатели эозинофилов снижались достоверно (р 0,05-0,01) после возвращения с гор, особенно в первую неделю. Можно говорить о повышении гормональной активности после перелетов и адаптации на равнине. Содержание лимфоцитов, с/я нейтрофилов, моноцитов было в референтных границах.
Дисперсионный анализ показателя лимфоцитов позволил распределить дисперсию рассматриваемого признака на внутригрупповую и межгрупповую, а также рассчитать F-значение, представляющее собой отношение меж- и внутригрупповой дисперсий, которое составило 3,44. В совокупности с p-значением F-теста, равным 0,0041, что меньше 0,05, можно говорить о наличии статистически значимых различий между средними значениями в 7 исследуемых периодах в 95% доверительном интервале. Эти различия визуально можно оценить по рисунку 18, достоверно определить, между какими именно периодами имеются существенные отличия можно при помощи многорангового теста. В таблице 58 представлены результаты данного теста для показателя лимфоцитов.
По результатам теста выделены 3 гомогенные группы. В каждом столбце отмечены периоды, между которыми нет статистически значимых различий. При использовании данного метода существует 5%-й риск идентифицировать пару наблюдений статистически различными, тогда как фактическая разница равна 0. Аналогичный тест для показателя сегментоядерных нейтрофилов также позволил распределить средние значения каждого из периодов на 3 гомогенные группы (табл. 59).
В условиях верхнего среднегорья отмечались повышенные значения гемоглобина, который связывает кислород и ионы водорода в среде, а также углекислый газ. Связывание и перенос газов и ионов Н+ имеют огромное значение для энергетического обмена всех клеток организма, в том числе скелетных мышц, подвергаемым ударно-вибрационным воздействиям.
Высокие показатели гематокрита (Ht) в среднегорье детерминируют увеличение напряжения миокарда и потребности в кислородном обеспечении в условиях среднегорья. В горах Ht является индикатором дегидратации. Содержание мочевины несколько превысило референтные границы (3,5-6,5 ммоль/л; 20-30 мг %). По изменению ее содержания в крови судят о скорости распада тканевых белков и восстановления после тренировочных воздействий.
Также следует отметить, что у бегунов высокой квалификации показатели системы крови преимущественно изменялись взаимосвязанно, о чем свидетельствуют высокие коэффициенты корреляции между рядами средних значений показателей по каждому периоду (рис. 19).
Анализируя изменение средних значений изучаемых показателей крови во времени, можно выделить следующие ярко выраженные тренды в рядах данных (рис. 19): квадратичный для п/я нейтрофилов, полиномиальный – у показателей СОЭ и гемоглобин, линейно во времени изменялся показатель с/я нейтрофилов, а показатель лимфоцитов хорошо аппроксимировался логарифмическим трендом. Наблюдался миогенный лимфоцитоз и последовательное повышение в микроциклах с/я нейтрофилов. Идентично выглядела конфигурация показателей СОЭ и палочкоядерных нейтрофилов, а показатели гемоглобина изменялись специфично.
Новые природно-климатические, региональные условия, технологии подготовки, ритмы времени детерминируют формирование специфической функциональной системы (А.С. Солодков, 1990) готовности к предстоящим соревнованиям. Ритмические колебания (волновые) отмечались в период реакклиматизации в Португалии в значениях Нb, Ht, АСТ, АЛТ, мочевины, железа, магния, тестостерона, кортизола. При этом содержание фосфора последовательно возрастало, а активность КФК волнообразно изменялась, достигая пиковых значений через 9-12 дней реакклиматизации. Можно полагать, что реакклиматизация носит фазовый волновой, гетеросинхронный характер, позволяющий системообразующим значениям гомеостаза, в течение учебно-тренировочного сбора приблизится к референтным границам. Повышение значений Ht свидетельствует о доминировании эритроцитов относительно объема плазмы бегунов в период реакклиматизации. Нами это расценивается как отставленный адаптационный эффект воздействия горного климата.