Содержание к диссертации
Введение
Глава I Обзор литературы
1.1. Общая характеристика дыхательной системы в состоянии покоя 11
1.2, Реакция дыхательной системы на физическую нагрузку 13
1.3..Общая характеристика сердечно-сосудистой системы в состоянии покоя 18
1.4. Реакция сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку 20
1.5. Общая характеристика реологических свойств крови в состоянии
покоя 23
1.6. Изменение реологии крови и микроциркуляции при адаптации к
мышечным нагрузкам 32
Глава II. Организация эксперимента, материал и методы исследования
2.L Характеристика объекта исследования и организация наблюдений 38
2.2. Методы оценки состояния сердечно-сосудистой системы
2.2.1. Регистрация электрокард иограмм ы 40
2.2.2. Регистрация артериального давления 40
2.3. Методы оценки состояния системы внешнего дыхания.
2.3. Спирометрия 41
2.3.2. Потребление кислорода 42
2.3.3. Пневматахометрия 43
2.3.4. Гипоксические пробы Штанге и Генчи 43
2.4. Методы гемореологического исследования
2.4.1. Измерение вязкости крови и плазмы 44
2.4.2.. Определение гематокрита цельной крови и суспензии эритроцитов 45
2.4.3. Определение концентрации гемоглобина цельной крови 45
2 4.4. Регистрация микрореологических характеристик эритроцито 45
2.4.5. Определение эффективности транспорта кислорода в ткани 46
2.4.6. Определение кислородной емкости крови 46
2.5. Методы оценки функционального состояния человека
2.5.1. Измерение физической работоспособности с использованием теста PWCm 46
2.5.2. Расчет максимального потребления кислород 47
2.6. Статистическая обработка данных наблюдения 48
Глава III Функциональные показатели вегетативных систем у лиц с низкой работоспособностью (группа контроля)
3.1. Функциональные показатели системы внешнего дыхания в покое, 49
3.2. Функциональные показатели сердечно-сосудистой системы в покое 51
3.3. Показатели реологическихсвойст крови в покое 54
3.4. Изменение функциональных показателей дыхательной системы под влиянием велоэргометрической нагрузки 55
3.5. Изменение функциональных показателей сердечно-сосудистой системы под влиянием велоэргометрической нагрузки 57
Глава IV Функциональные показатели вегетативных систем у лиц с умеренной работоспособностью (группа 1)
4.1. Функциональные показатели системы внешнего дыхания в покое 62
4.2. Функциональные показатели сердечно-сосудистой системы в покое . 64
4.3. Показатели реологических свойств крови в покое 66
4.4. Изменение функциональных показателей дыхательной системы под влиянием велоэргометрической нагрузки 68
4.5. Изменение функциональных показателей сердечно-сосудистой системы под влиянием велоэргометрической нагрузки 69
Глава V Функциональные показатели вегетативных систем у лиц со средней работоспособностью (группа 2)
5.1. Функциональные показатели системы внешнего дыхания в покое 72
5.2. Функциональные показатели сердечно-сосудистой системы в покое 74
5.3. Показатели реологических свойств крови в покое 76
5.4. Изменение функциональных показателей дыхательной системы под влиянием велоэргометрической нагрузки 78
5.5. Изменение функциональных показателей сердечно-сосудистой системы под влиянием велоэргометрической нагрузки 79
Глава VI Функциональные показатели вегетативных систем у лиц с высокой работоспособностью (группа 3)
6.1. Функциональные показатели системы внешнего дыхания в покое 83
6.2. Функциональные показатели сердечно-сосудистой системы в покое 85
6.3. Показатели реологических свойств крови в покое 88
6.4. Изменение функциональных показателей дыхательной системы под влиянием велоэргометрической нагрузки 90
6.5. Изменение функциональных показателейсердечно-сосудиетой системы под влиянием велоэргометрической нагрузки 91
Глава IV Заключение 95
Выводы 108
Список литературы 110
- Реакция дыхательной системы на физическую нагрузку
- Функциональные показатели сердечно-сосудистой системы в покое
- Функциональные показатели сердечно-сосудистой системы в покое
- Показатели реологических свойств крови в покое
Введение к работе
Известно, что здоровье - это не только отсутствие болезней, но и определенный уровень функционального состояния; организма. Исходя из концепции физического (соматического) здоровья; (Г. Л. Апанасенко, 1988), основным его критерием следует считать энергопотенциал биосистемыг поскольку жизнедеятельность любого живого организма зависит от возможности потребления энергии из окружающей среды, ее аккумуляции и мобилизации для обеспечения физиологических функций.
Любой адаптационный процесс в организме направлен на поддержание или восстановление постоянства его внутренне среды (А.Б. Гандельсман, П.А. Евдокимова, В.В. Ким и др., 1984; А.А. Виру, 1983; Ю.Ю. Верхошанский, А.А... Виру, 1987). По В. И. Вернадскому, организм представляет собой открытую термодинамическую систему, адаптивность которой: определяется ее энергопотенциалом. Чем больше мощность и емкость реализуемого энергопотенциала, а также эффективность его расходования, тем выше уровень адаптации индивида. Так как доля аэробной энергопродукции является преобладающей в общей сумме энергопотенциала, то именно максимальная величина аэробных возможностей организма является основным критерием его функционального потенциала и жизнеспособности. * Такое понятие биологической сущности адаптации полностью соответствует нашим представлениям об аэробной производительности, которая является физиологической основой общей выносливости и физической работоспособности. Таким образом, основным критерием здоровья и функционального потенциала организма следует считать величину МПК. Именно МПК является количественным выражением функционального уровня человека.
Максимальное потребление кислорода зависит от ряда факторов, лимитирующих его уровень. Этими факторами является степень развития сиситем: сердечно-сосудистой, системы внешнего дыхания и, конечно же, системы крови.
Ключевая роль в современной физиологической науке отводится проблеме микроциркуляции. Прогресс в изучении кровообращения, внешнего и тканевого дыхания, общей энергетики организма, функций различных органов, теплообмена и др. зависит от успехов в изучении микроциркуляции (Г.И. Мчедлишвили, 1989;: В.И. Козлов и др., 1994; КЛ. Иванов, 1995; В. Zweifach, Delano F., 1990).
В свою очередь среди научных проблем, касающихся микроциркуляции, значимой является проблема реологических свойств крови в микрососудах и прежде всего в капиллярах, стенки которых лишены специализированных сократительных элементов и вазомоторной иннервации (Г.И;. Мчедлишвили, 1995), поэтому эффективност кровотока здесь в значительной мере зависит от текучести крови и ее элементов (Т.. Secomb, 1987).
Среди биомедицинских проблем текучесть крови в микрососудистом русле является наиболее важной. С током крови в тканевые микрорайоны доставляется весь комплекс необходимых питательных веществ и дыхательных газов, а также удаляются продукты метаболизма (О.А. Алексеев, 1981; В.И. Козлов и О.И. Тупицин, 1982; Я.Л. Караганов, В.В; Банин, 1981; Ph. Watson, 1990). В этой связи наиболее важной функцией, связанной с текучестью крови, является транспорт ею кислорода, поскольку его запасов в организме нет (М.В. Борисюк, 1984; В.А. Галенок и др., 1987; С. Honig, 1992). Если принять, что сосудистый компонент этого транспортного конвейера для кислорода не изменяется, то эффективность его доставки в ткани определяется реологическим соотношением между величиной гематокрита и вязкостью цельной крови (J.F. Stoltz, 1991). Из соотношения этих величин следует, что оптимизация доставки кислорода может осуществляться при увеличении концентрации эритроцитов или при снижении вязкости крови. В первом варианте прирост гематокрита ведет к непропорциональному нарастанию вязкости крови, и как следствие этого - повышению сопротивления кровотоку и падению минутного объема сердца (А. Гайтон, 1976). С другой стороны, снижение гематокрита, некоторая гемоделюция способствует повышению транспортных возможностей крови за счет улучшения ее текучести (А.Л.
Столбов, 1990; A3. Муравьев, 1993; К. Messmer, 1982; J.F. Stoltz, 1990; J.F. Brunetal., 1995).
Имеются отдельные свидетельства того, что при адаптации к мышечным нагрузкам более информативными являются показатели микроциркуляции и реологии крови (А.В.Муравьев, 1993). Однако комплексного анализа информативности параметров при оценке функциональной перестройки систем дыхания, кровообращения и реологии крови у лиц с разным уровнем аэробной работоспособности не проводилось. Нет данных о наиболее информативных характеристиках этих трех систем при переходе организма от одного уровня тренированности к другому. Все это и определило выбор темы исследования, формулировку его целей и основных задач.
Цель работы: Провести комплексный анализ изменений показателей дыхания, кровообращения и реологии крови и последующую оценку их информативности у лиц с разным уровнем физической работоспособности.
Задачи исследования:
1. Изучить состояние аэробной работоспособности, параметров
внешнего дыхания, кровообращения и реологии крови у лиц с разным
уровнем физической работоспособности.
Исследовать изменения реологических свойств крови и ее кислородтранспортного потенциала у лиц с разной аэробной работоспособностью.
Провести сравнительную оценку информативности параметров дыхания, кровообращения и реологии крови у лиц с разным уровнем функциональной подготовленности.
4. Изучить особенности изменений параметров дыхания и
кровообращения и их информативность при выполнении стандартного
велоэргометрического теста PWCito У лиц с разным уровнем аэробной
работоспособности.
Научная новизна исследования. Впервые проведено исследование комплекса параметров сердечно-сосудистой системы, дыхания и реологии крови у лиц с разным уровнем физической работоспособности. В результате получены данные о направленности изменений в трех системах организма, ответственных за транспорт кислорода в ткани при долговременной адаптации к мышечным нагрузкам. Выявлены особенности перестройки параметров кровообращения, дыхания и реологии крови при достижении определенного уровня аэробной работоспособности.
Впервые проведен: комплексный анализ информативности параметров трех систем организма при оценке степени функциональной подготовленности организма к мышечной деятельности. Было установлено, что после параметров физической работоспособности наиболее информативными; являются реологические характеристики крови и особенно деформируемость эритроцитов.
Получены новые данные о том, что при более высокой аэробной работоспособности информативность показателей всех трех функциональных систем выше. Найдены оптимальные величины концентрации эритроцитов, при которых реологическая эффективность транспорта кислорода была максимальной в каждой из обследованных групп.
Впервые был проведен анализ информативности параметров дыхания, кровообращения и реологии крови и было установлено, что для кровообращения самым информативным показателем была величина двойного произведения, в системе дыхания — это величина потребления кислорода, а в реологии крови - показатель деформируемости эритроцитов.
Научно-практическая; значимость работы. Теоретическая ценность работы заключается в том, что впервые у лиц с разным уровнем физической работоспособности получен комплекс характеристик трех систем организма (дыхания, кровообращения и системы крови), в наибольшей степени ответственных за транспорт кислорода. Установлено, что большая
экономизация функций в состоянии покоя проявляется при более высокой аэробной работоспособности.
Разработанный в исследовании комплексный подход к анализу характеристик дыхания, кровообращения и реологии крови был апробирован в наблюдениях на лицах с разной величиной аэробной работоспособности. Он позволил выявить наиболее информативные характеристики трех анализируемых систем организма. На этой основе могут быть разработаны методы диагностики функциональной подготовленности организма, которые включали бы наиболее информативные микрореологические характеристики крови.
Полученные данные о наиболее информативных неинвазивных показателях кровообращения и дыхания дают возможность целенаправленно применять их для оценки состояния физического здоровья и функциональной подготовленности большого количества лиц разного контингента, реализующих оздоровительные программы.
Материалы диссертации могут быть использованы для преподавания соответствующих разделов физиологии физической активности в вузах физкультурного профиля, на факультетах физической культуры, а также в медицинских высших учебных заведениях. Полученные в работе данные также могут быть использованы для написания учебно-методических пособий, разработки' спецкурсов и служить в качестве методической основы для последующих исследований в области физиологии физических упражнений.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Более высокая физическая работоспособность сочетается с
экономизацией в состоянии покоя не только функции дыхания и
кровообращения, но и системы крови, что проявляется в оптимизации
ее текучести, при этом каждому уровню аэробной работоспособности
соответствует своя величина экономизации.
2, Высокие величины коэффициента использования кислорода и
отношения гематокрит/вязкость крови у лиц с большой физической
работоспособностью свидетельствуют о наиболее эффективном транспорте кислорода у них и его утилизации.
Сравнительный анализ свидетельствует о том, что информативность показателей кровообращения, дыхания и реологии крови достоверно больше у лиц с более высокой физической работоспособностью. Из трех изученных групп характеристик наиболее информативными в состоянии покоя являются показатели микрореологии крови. При тестирующих физических нагрузках информативность параметров в среднем была больше у лиц с высокой аэробной работоспособностью.
Самым информативным показателем в системе кровообращения является величина двойного произведения. В системе дыхания — это величина потребления кислорода., а в реологии крови - показатель деформируемости эритроцитов.
Реакция дыхательной системы на физическую нагрузку
При определении функционального состояния и наблюдении за его изменениями: под влиянием занятий физическими упражнениями на первом месте стоит оценка состояния сердечно-сосудистой системы. Это объясняется тем, что она является основным звеном, определяющим и лимитирующим доставку кислорода работающим органам. (А.Г. Дембо, Э-В. Земцовский, 1989).
Адаптация к мышечной деятельности является системным ответом организма, направленным на достижение высокой тренированности и минимизацию физиологической цены за это (Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова, 1988; А.С. Солодков, 1988). При этом следует заметить, что адаптация к физическим нагрузкам; значительно снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний (Ф.З. Меерсон, 1983). Хорошее функциональное состояние системы кровообращения расценивается как проявление долговременной адаптационной реакции, обеспечивающей осуществление ранее недоступной по своей интенсивности физической работы (Ф.З. Меерсон, З.В. Чащина, 1978; Ф.З. Меерсон, 1978). Характерным для сердечно-сосудистой системы людей, занимающихся спортом, является сочетание максимально экономичного функционирования в покое и возможность достижения высокой, предельной функции при физической нагрузке (В.Л. Карпман, 1976; НА. Агаджанян и др., 2002).
Как указывал Г.Ф, Ланг (1936), наиболее постоянным и обязательным признаком высокого функционального состояния сердца спортсмена является брадикардия в покое, что подтверждали и другие авторы (Ф.З. Меерсон, 1975; Н.А. Фомин и др., 1991), Однако между степенью брадикардии и состоянием тренированности спортсмена полного параллелизма нет. Снижение частоты сердечных сокращений (ЧСС) в процессе адаптации к физическим нагрузкам целесообразно лишь до определенного предела. Дальнейшее урежение работы сердца может быть патологическим признаком, характеризующим: уже нарушение процессов адаптации: (А.Г. Дембо, 1977). Степень брадикардии отражает оптимальный уровень нейровегетативной регуляции деятельности сердца вне периода нагрузки и, прежде всего, повышение тонуса блуждающего нерва (Н.А. Крестовников, 1951; P.M.Баевский. и др., 1975,-В.Р.Кучма, 2000).
Брадикардия в покое является следствием удлинение сердечного цикла (интервал R-R). Оно происходит за счет увеличения длительности диастолы и препятствует хронической перегрузке миокарда. На протяжении суток, в течение которых не было тренировок, сумма суточного пульса у спортсменов на 15-20% меньше, чем у лиц того же возраста, не занимающихся спортом (Л.Л. Головина, 1992).
Время предсердно-желудрчкового проведения (интервал P-Q на электрокардиограмме) в нормальных условиях колеблется в пределах 0,12-0,19 с. У спортсменов оно может соответствовать указанному диапазону нормальных колебаний, вместе с тем у ряда спортсменов длительность интервала P-Q оказывается большей, но, как правило, не превышает 0,22 с, что говорит о развитии неполной предсердно-желудочковой блокады (В,Л. Карпман, 1987). Такое состояние наблюдается при переутомлении или перетренированности (А.В. Муравьев, 1974).
Внутрижелудочковая проводимость (интервал QRS) у спортсменов чаще всего находится на верхней границе нормы, которая соответствует диапазону 0,06-0,09 с. У некоторых спортсменов особенно с гипертрофией миокарда длительность комплекса QRS может достигать 0,1 с и более.
В настоящее время большинство исследователей считают, что адаптация к физическим нагрузкам ведет к уменьшению интенсивности влияния на сердце обоих отделов вегетативной нервной системы (Ф.З., Меерсон, 1978). Существенное значение для возникновения брадикардии имеет свойственное спортсменам ограничение в покое симпатической нервной активности (А.С. Чинкин, 1971). У квалифицированных спортсменов отмечена зависимость ЧСС от тонуса скелетных мышц. Этот феномен может реализовываться по типу моторно - кардиального рефлекса (И.Б. Темкин, 1974).
Механизмы долгосрочной адаптации приводят к тому, что у спортсменов возрастание сердечного выброса достигается за счет увеличения ударного объема сердца, тогда как ЧСС повышается в меньшей степени, чем у нетренированных людей (Р.А. Абзалов, 1998; А.Г. Дембо и др., 1989; В.Л. Карпман и др., 1982; В.Л. Карпман и др., 1968; Л.Т. Фахрисламова, 1997). Это особенно заметно при обследовании представителей циклических видов спорта (А.Г. Дембо и др., 1989; Р.А. Абзалов и др., 2002). Очевидно, что систематические физические упражнения создают благоприятные условия как для резервов коронарного кровотока, так и для сократительной функции миокарда. В исследованиях В.Л. Карпмана и Б.Г. Любиной (1982) показано, что длительность периода изгнания крови из левого желудочка уменьшается за счет увеличения скорости сердечного выброса. При этом, чем выше уровень тренированности спортсменов, тем больше увеличивается скорость быстрого изгнания крови во время выполнения мышечной нагрузки. (Р.А. Абзалов, P.P. Нигматулина, 1999).
Способность сердца увеличивать свою функцию нередко становится звеном, лимитирующим интенсивность приспособительных реакций целого организма (Ф.З. Меерсон, 1975).
Состояние, характеризующее процессы адаптации и оптимизации режимов деятельности, основывается на изменении внутри- и межсистемных взаимодействий (В.М. Медведев, А.В.. Миролюбов, 1984). Исходя из определенья, предложенного В.И. Медведевым (1984), адаптивная реакция -это допустимое функциональное состояние, прямо или косвенно обеспечивающее возможность выполнения деятельности с заданными параметрами в заданных условиях за счет экономной мобилизации резервных звеньев регуляции, не приводящее к возникновению предпатологических и патологических состояний. При этом отсутствие существенных отклонений в системе кровообращения поддерживается; за счет усиления активности симпато-адреналовой системы (В.А. Шидловский, 1982; А.Н. Меделяновский, 1987).
Кроме того, принято считать, что величина реакции сердечно-сосудистой системы: на нагрузку зависит от исходного функционального состояния системы (Б.Е. Петренко, 1968; В.А. Кузьменко, 1986; В.Г. Вилков и соавт., 1989). Однако эта зависимость не является пропорциональной: величину реакции нельзя предсказать, зная лишь фоновые характеристики системы (Б.Е. Петренко, 1968). В то же время отмечено, что лица с парасимпатическим типом регуляции имеют преимущества в обеспечении адаптивных реакций благодаря сбалансированности активности парасимпатического и симпатического отделов автономной нервной системы (Ю.П. Шордин, 1993).
Функциональные показатели сердечно-сосудистой системы в покое
К показателям внешнего дыхания относят частоту дыхания (ЧД), его глубину или дыхательный объем (ДО), легочную вентиляцию или минутный объем дыхания (МОД) и потребление кислорода в минуту (ПОг). Как видно из данных, приведенных в таблице 2, частота дыхания составляла в покое у испытуемых группы контроля в среднем 16,18±0,70 мин"1, что находится на верхней границе нормы, принятой для лиц данного пола и возраста. Дыхательный объем был равен 0,52±0,02 л. На основе полученных данных частоты и глубины дыхания был рассчитан минутный объем дыхания, который составил 8,41+0,45 л/мин. Эта величина находилась в пределах нормальных значений, принятых для мужчин этого возраста. Жизненная емкость легких у испытуемых группы контроля составила 5,48±0,17 л, что превышает средние значения, приведенные в литературе для лиц данного возраста и уровня тренированности. На основе определения ЖЕЛ и массы тела был рассчитан жизненный индекс, который составил 66,76+1,82 отн.ед. Детальный анализ величины жизненной емкости легких показал, что ее компоненты: резервный объем вдоха (РОВд) и резервный объем выдоха (РОвьш) - составили соответственно 2,63+0,1 л, и 1,93+0,09 л. Определение максимальной вентиляции легких (МВЛ) дало в результате 98,86±3,77 л/мин" . К показателям эффективности работы дыхательной мускулатуры и эластичности бронхиального дерева могут быть отнесены показатели: объемная скорость вдоха (ОСвд), которая достигала 4,13±0,186 л/си объемная скорость выдоха (ОСвыд), равная 3,70±0,12 л/с. Было установлено, что у лиц контрольной группы величина минутного потребления кислорода (ПОг) не превышала верхние границы соответствующей возрастной нормы (табл. 2) и составила в среднем250,0±30,0 мл 02/мин. На основе регистрации потребления кислорода рассчитывали коэффициент его использования (КИК). Его величина составила 30,00+2,43 мл. При проведение гипоксических проб было установлено, что длительность задержки дыхания І на. вдохе (Проба Штанге) составляла в среднем 62,36+3,88 с. На фазе выдоха (проба Генчи) испытуемые оказались способными задерживать дыхание только на 35,36±3,04 с. Таким образом, можно заключить, что у лиц, включенных в контрольную группу сравнения, все основные показатели дыхательной системы в состоянии покоя находились в пределах физиологической нормы, принятой для лиц данного возраста и уровня физической активности. Функциональные показатели сердечно-сосудистой системы в покое В таблице 3 приведены данные исследования системы кровообращения- в группе контроля. Q - электрическая систола (с); СП - систолический показатель (%); Ri.m -общий вольтаж зубцов R в трех стандартных отведениях (mV). Систолическое артериальное давление (САД) у испытуемых данной группы оказалось ближе к верхней границе нормы и составляло 126,7+1,98 мм рт.ст. В то время, как диастолическое артериальное давление (ДАД) является, нормальным для данного контингента испытуемых, оно составило 77,22± 1,99 мм рт.ст. Разность между систолическим и диастолическим давлением, т.е. амплитуда колебаний давления,, была равна 49,44±2,52 мм рт.ст. Среднее артериальное давление (АДср) составило в данной группе испытуемых 93,66±1,59 мм рт.ст. На основе регистрации величин АД и ЧСС была рассчитана величина двойного произведения (ДП) как показателя степени напряженности функционирования сердечно сосудистой системы. В данных условиях наблюдения эта величина составила 86,76±3,41 отн.ед. При анализе показателей ЭКГ было установлено, что длительность сердечного цикла составляла в среднем 0,89±0,03с. На основе регистрации интервала R-R, была рассчитана частота сердечных сокращений, которая была равной 68,38±2,18 мин 1. Длительность предсердно - желудочковой проводимости (интервал P-Q), составила 0,148±0,005с, что соответствует норме, принятой для лиц данного пола и возраста (табл. 3). Что касается длительности внутрижелудочковой проводимости (комплекс QRS), то она оказалась у лиц данной группы близка к верхней границе нормы. Ее величина была равной 0,098±0,003с. Электрическая систола (Q), длительность которой зависит от частоты сердечных сокращений (Л.А Бутченко, 1963), оказалась равной 0,365±0,005с. На основе длительности сердечного цикла и электрической систолы рассчитывали величину систолического показателя. Она была равной 40,8±1,0%. Расчет суммарного вольтажа зубцов R электрокардиограммы показал, что он был равен 33,68±1,6 mV. Таким образом, на основе полученных данных можно заключить, что функциональные показатели сердечно-сосудистой системы у лиц группы контроля близки к норме для нетренированных мужчин молодого возраста. 3.3. Показатели реологии крови в покое Вязкость крови, определяли при высоких напряжениях сдвига (3,9 Па) -BKj; средних (1,95 Па) - ВК2 и низких напряжениях сдвига (0,39 Па) - ВК3. При этом были получены значения ВКі - 4,50±0,17 мПах, ВК2 - 4,54±0Д7 мПа.с и ВКз - б,80±0,32: мПа.с соответственно. Измерение вязкости, плазмы (ВП) показало, что при данной скорости сдвига ее величина составила 1,74±0,02 мПа с, что соответствует литературным данным (табл. 4). Вязкость суспензии эритроцитов также была равна 3,46±0,14 мПа.с. Индекс ригидности эритроцитов в группе контроля соответствовал норме 0,820±0,03 отн.ед.
Функциональные показатели сердечно-сосудистой системы в покое
Как и при анализе параметров внешнего дыхания, обращает на себя факт прироста величины информативности показателей сердечно-сосудистой системы у лиц с более высокой степенью долговременной адаптации к мышечным нагрузкам.
Таким образом, две ведущие системы: дыхательная и сердечнососудистая - более эффективно функционируют у тренированных лиц, обеспечивая более высокий кислородтранспортный потенциал - основу аэробной работоспособности организма (В. Л. Карпман и др., 1989; И. Аул и к, 1990; R. Honig, 1989).
В транспорте кислорода и его доставке в тканевые микрорайоны значительную роль играет система крови (В.Л. Карпман и др., 1989; К, Messmer, 1982;Н. Schmid-Schoenbein, 1982; J.F. Stoltz, 1991). Благодаря своей уникальной текучести кровь обеспечивает эффективную оксигенацию тканей, как в состоянии покоя, так и при стрессе, вызванном напряженной мышечной деятельностью (А.В. Муравьев, 1993; Е.П. Сулоев, 1995). Важно иметь в виду, что реологические факторы имеют решающее значение в капиллярном кровотоке, поскольку резервы расширения сосудов этого типа практически отсутствуют и кровоток зависит от микрореологических характеристик эритроцитов и лейкоцитов (А.В. Галенок и др., 1987; T.Secomb, 1987; О. Nash, 1994). Основной реологический показатель — вязкость цельной крови -зарегистрированный при высоких скоростях сдвига у лиц первой группы достоверно не отличался от данных контроля. Небольшое увеличение (2%) не было статистически достоверным и связано с некоторой гемоконцентрацией. На это указывал прирост гематокрита и концентрации гемоглобина. Такое сочетание величины концентрации носителя кислорода. — эритроцитов и вязкости крови - привело к тому, что реологическая эффективность доставки кислорода (отношение Hct/r]) в ткани практически не отличалась от той, что была зарегистрирована в контроле. Важно заметить, что величина гематокрита не была оптимальной для транспорта кислорода и составила 45,8%, тогда как для мужчин было найдено, что оптимальной величиной гематокрита является его показатель равный 42,0% (И.А. Баканова, 1996; А.В. Муравьев и др., 2001; Н.Н. Еремин, 2002; J.F. Brun et al., 1998).
Микрореологические характеристики эритроцитов у лиц первой группы тоже не отличались достоверно от данных группы контроля. Вместе с тем выявлена тенденция к уменьшению ригидности эритроцитов с параллельным снижением вязкости плазмы.. Известно, что для эффективного пассажа эритроцитов через пути микроциркуляции и оптимальной оксигенации тканей необходим баланс факторов, определяющих способность клеток к деформации и деформирующих клетку сил (давление крови, напряжение сдвига, вязкость плазмы и гематокрит) (А.В. Муравьев, 1993; А.В. Замышляев,. 2002; J. Dormandy, 1980). У испытуемых первой группы снижение движущего артериального давления (АД ср.) должно быть компенсировано повышением способности эритроцитов к деформации.
Анализ степени информативности гемореологических параметров показал, что из всего их комплекса (12 показателей) наиболее информативными в этой группе были микрореологические характеристики. Индекс ригидности эритроцитов и текучесть их суспензии имели 8,0 и 2,9 бит информации соответственно» Реологические показатели имели в среднем самую высокую степень информативности в данной группе. Она составила 1,3 бит информации. Тогда как для системы дыхания и кровообращения эти величины были меньше (рис.27).
Анализ всего комплекса характеристик функционального состояния у испытуемых с относительно невысоким уровнем аэробной работоспособности показал, что для его диагностики наиболее информативными были показатели дыхательных объемов, величина двойного произведения, показатель деформируемости эритроцитов. Важно заметить, что самыми информативными оказались величины PWCno/кг и МПК/кг - 16,7 и. 25,2 бит информации соответственно.
Для второй группы испытуемых было характерно более значимое снижение вязкости цельной крови при всех скоростях сдвига по сравнению с контролем и с данными лиц первой группы. Повышение текучести крови связано как со снижением гематокрита, так и особенно с вязкостью плазмы. На важную роль плазмы в определении текучести цельной крови указывало наличие корреляции между ними (г = 0,730; Р=0,034). Позитивный сдвиг в текучести крови при высокой скорости сдвига мог быть обусловлен и более высокой деформируемостью эритроцитов у лиц данной группы.. Такой характер изменений реологической картины крови у физически активных лиц наблюдали и другие авторы (Ernst, Matrai, 1985; J.F. Brun et al., 1995).
Выраженное (на 10%) снижение вязкости крови способствовало заметному приросту реологической эффективности транспорта кислорода.
Во второй группе, как и в первой, самыми информативными из параметров гемореологического профиля оказались также микрореологические характеристики эритроцитов - индекс их ригидности и величина средней концентрации гемоглобина в эритроците; 4,4 и 3,3 бит информации соответственно. То, что показатели клеточного уровня интеграции организма более информативны, чем параметры внешнего дыхания или кардиогемодинамики, сообщали и другие авторы (Горизонтов, 1982). Известно то, что чем уровень функционирования системы ближе к клеточному и молекулярному, тем менее выраженное колебание гомеостатических характеристик можно наблюдать (Саркисов и др.). Даже на примере гемореологического профиля мы можем проследить эту закономерность. Сравнение информативности макро- и микрореологических показателей: показало, что первые имели среднюю информативность - 0,62 бита информации на параметр, тогда как вторые - 3,77 бит. Это еще раз подчеркивает диагностическую и прогностическую ценность регистрации микрореологических характеристик эритроцитов в физиологических и патологических условиях. Более высокая информативность показателей деформируемости эритроцитов была выявлена не только для первой группы, но и для второй и третьей (рис. 28).
Показатели реологических свойств крови в покое
Сравнительный анализ полученных данных показал, что наиболее рациональное сочетание изменений дыхания, кровообращения и реологии крови было у испытуемых с самым высоким уровнем аэробной выносливости. Кроме ранее обсужденных данных внешнего дыхания и работы сердца, установлено, что в значительной мере повысилась текучесть цельной крови как при относительно высоких скоростях сдвига, так и при низких их величинах. Повышение текучести в этих условиях вполне объяснимо, поскольку позитивно изменялись два ее основных детерминанта: гематокрит и вязкость плазмы (В.А. Левтов и др., 1982; L. Dintenfass, 1981; R. Mueller, 1982; R. Ajmani, 1997; M. London, 1997).B этих реологических условиях отношение Hct/r достигло максимальной величины и было на 19% выше, чем в контроле. Необходимо заметить, что величина гематокрита была оптимальной для транспорта кислорода (42,08%). Именно на такую величину концентрации, как оптимальную для доставки кислорода кровью в ткани, указывают и другие авторы (А.В. Муравьев и др., 2001; S. Chien, 1987; J.F. Stoltz, 1990).
Средняя информативность реологических характеристик в группе 3 была равной 4,04 бит информации на каждый параметр. Здесь не было такой большой разницы в информативности между показателями дыхания, сердечнососудистой системы и реологии крови, они были равны 2,56; 4,06 и 4.04 бит соответственно. Однако в среднем по всем трем системам информативность была наиболее высокой у лиц этой группы и составила 10,98+0,23 бит на показатель (в группе 1 - 3,44±0,24 бит; в группе 2 - 4,80+0,32).
Полученные данные свидетельствуют о том, что организм тренированного к мышечным нагрузкам человека в состоянии покоя представляет очень упорядоченную систему с высокой информативностью и сниженной энтропией (М.В. Волькенштейн, 1988. Биофизика, М.: Наука.-1988.- 592 с). Рисунок 29 иллюстрирует различия в информативности параметров; систем организма у лиц с разным уровнем аэробной работоспособности.
Таким образом, расчет степени информативности показателей дыхания, кровообращения и реологии крови показал, что при сопоставлении данных опытных групп (первой, второй и третьей групп) с контролем имеется возможность оценить степень информативности параметров, используемых для сравнительной оценки. Это необходимо либо для точного диагноза текущего состояния адаптированности или для составления прогноза (Гублер и др., 1978). Кроме того, определение степени информативности показателей функций дает представление о степени упорядочения системы при ее адаптивной перестройке, В частности, получено, что при сравнении всей совокупности зарегистрированных характеристик кровообращения, дыхания и реологии крови во всех группах наблюдения с контролем наибольшая суммарная информативность показателей была в третьей группе и составила 261,9±0,70 бит информации. В первой и второй группах - 80,0+0,52 и 105,0+0,94 бит информации соответственно. Естественно, что между этими величина суммарной информативности имелись достоверные различия (рис. 30;Р 0,01).
Оценка информативности изменения параметров дыхания и кровообращения при тестирующей мышечной нагрузке показала, что и здесь самая высокая информативность обнаружена у лиц третьей группы (табл. 35),
Как видно из данных, приведенных в таблице 35, показатели дыхания были менее информативны у лиц с более высокой аэробной работоспособностью, чем в контроле при их оценке во время тестирующих мышечных нагрузок. С другой стороны, в этих группах информативность параметров кровообращения достоверно возрастала и особенно в группе 3 (Р 0,01; по сравнению с группой контроля).
Несмотря на то, что показатели дыхания при действии однократной мышечной нагрузки были менее информативны у более адаптированных лиц, суммарная информативность всех показателей систем дыхания и кровообращения у них была выше (рис. 31).
Достоверность различий изменения показателей кровообращения при действии тестирующей нагрузки была выявлена не только между контролем и каждой из групп наблюдения, но и между этими группами. Прежде всего между данными первой и третьей группами и второй третьей (табл. 31). Разница составила в первом случае 25% (Р 0,01), а во втором - 33% (Р 0,01).
При- детальном анализе информативности параметров дыхания и кровообращения при исследовании влияния тестирующей нагрузки на организм лиц с разной работоспособностью было установлено, что в комплексе показателей дыхания (5 показателей) во всех четырех группах наблюдения величина ПС 2 во время нагрузки оказалась самой информативной характеристикой. Величина информативности по Кульбаку (1978) составила по разным группам от 4,0 до 17,3 бит информации, при этом средняя информативность одного параметра дыхания равнялась 2,14 — 6,80 бит.
В системе кровообращения самой информативной была величина двойного произведения (20,3 -26,7 бит информации), при средней величине 8,5-14,5 бит информации на каждый из 12 параметров этой функциональной системы.
Таким образом, проведенное исследование показало, что более высокий уровень аэробной работоспособности сочетается с экономным функционированием систем организма в состоянии покоя. Изменение показателей дыхания, кровообращения и системы крови в состоянии покоя у лиц с более высокой: адаптированностью к мышечным нагрузкам несло большее количество информации, чем у менее тренированных испытуемых. Высокая адаптированность к мышечной работе сочеталась также и с более высокой информативностью параметров; дыхания и кровообращения при тестирующей нагрузке.
