Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 10
1.1 Классификация гипоксических состояний 10
1.2. Механизмы компенсации и адаптации к гипоксии 20
1.2.1. Механизмы компенсации и адаптации к гипобарической гипоксии 20
1.2.2. Механизмы компенсации и адаптации к нормобарической гипоксии 29
1.2.3 Механизмы компенсации и адаптации к гипоксии нагрузки 37
1.3. Влияние гипоксии на физическую работоспособность 46
Глава 2. Материалы и методики исследований 53
Глава 3. Результаты собственных исследований 57
3.1 Функциональные особенности и уровень физической работоспособности спортсменов легкоатлетов высокого класса 57
3.2. Влияние ПНГ на функциональные резервы и физическую работоспособность спортсменов 70
3.3. Влияние перекрестного воздействия ПНГ и физической нагрузки на функциональное состояние и физическую работоспособность спортсменов 92
3.4: Влияние природной гипоксии на функциональные резервы и физическую работоспособность спортсменов 102
Глава 4. Обсуждение результатов исследований 116
Выводы 135
Список литературы 137
- Механизмы компенсации и адаптации к гипобарической гипоксии
- Функциональные особенности и уровень физической работоспособности спортсменов легкоатлетов высокого класса
- Влияние ПНГ на функциональные резервы и физическую работоспособность спортсменов
- Влияние природной гипоксии на функциональные резервы и физическую работоспособность спортсменов
Введение к работе
Актуальность. Изучение механизмов адаптации к физическим нагрузкам является одной из основных проблем современной физиологии и медицины, поскольку в процессе жизнедеятельности организм человека постоянно сталкивается с изменениями гомеостаза, возникающими в процессе выполнения движений. Спортивная деятельность сопряжена с предельными по интенсивности и длительности физическими нагрузками, которые связаны с мобилизацией физиологических функций систем, определяющих общую физическую работоспособность и спортивный результат (Ванюшин, 1998).
Адаптация к физическим нагрузкам, составляющая основу тренированности сопровождается морфофункциональными изменениями соматических и висцеральных органов, определяющих толерантность к мышечной деятельности (Балыкин с соавт, 2011). В процессе длительных занятий циклическими видами спорта в организме происходит целый ряд структурных изменений, обеспечивающих высокую производительность систем, ответственных за доставку кислорода, поскольку именно они играют определяющую роль в обеспечении повышенного обмена веществ, вызванного мышечной деятельностью. Высокий уровень развития функциональных способностей систем дыхания, кровообращения и крови, как правило, определяют высокую общую и специальную работоспособность организма спортсменов (Граевская, 2004).
В настоящее время не прекращается поиск немедикаментозных способов повышения функциональных резервов организма и спортивных результатов спортсменов. В практике большого спорта, реабилитации и спортивной физиологии широко используются различные типы гипоксических воздействий, которые выступают мощным фактором мобилизации всех систем организма и повышения работоспособности. Одним из эффективных способов гипоксических воздействий является пребывание и тренировки в условиях среднегорья и умеренного высокогорья (до 2500 - 2700 м над ур. м.), которые показали высокую эффективность в повышении общей физической работоспособности и улучшении спортивных результатов спортсменов (Айдаралиев, 1978; Тимушкин,1985, 2007; Суслов, 1995, 1999; Платонов, 1998; Агаджанян с соавт, 1999 – 2001). При этом существуют трудности в организации и планировании учебно – тренировочных сборов в горной местности, связанные с длительностью переездов, изменением часовых поясов, режимом питания, материальными затратами и т.д. Кроме того, отмечается, что в первые дни пребывания в условиях горного климата у спортсменов происходит снижение общей и специальной работоспособности, что создает трудности для планирования и дозирования мышечной деятельности, поскольку в условиях гипоксии спортсмены теряют возможность выполнять привычные по объему и интенсивности физические нагрузки (Колчинская, 1993). Снижение работоспособности сопровождается неадекватным усилением деятельности сердечно – сосудистой и дыхательной систем в первые дни пребывания на высоте и требует продолжительной акклиматизации в условиях средне - и высокогорья. Установлено, что после возвращения на равнину у спортсменов отмечается вариабельность уровня работоспособности (Айдаралиев, 1978), что ставит актуальную проблему определения оптимальных сроков реадаптации, во время которых спортсмены способны показать высокий спортивный результат.
В последние десятилетия широкое применение в спорте получил метод экспериментальной гипоксической тренировки, который предполагает использование гипобарической и/или нормобарической гипоксии в прерывистом (интервальном) режиме. Имеются многочисленные сведения о высокой эффективности интервальной гипоксической тренировки в повышении физической работоспособности и спортивных результатов в различных видах спорта (Смирнов с соат, 1994; Радзиевский, 1994; Волков, 2000; Афонякин, 2003; Нудельман, 2005; Арбузова, 2009). При этом имеются сведения, что 2-х недельный курс интервальной гипоксической тренировки по эффективности соответствует месячному пребыванию спортсменов в среднегорье (Колчинская, 1993). Следует отметить, что, несмотря на многочисленные исследования о влиянии различных типов гипоксии на организм спортсменов разных видов спорта главным образом рассматриваются изменения спортивных результатов и физической работоспособности. При этом механизмы действия гипоксии на организм часто остаются вне поля зрения исследователей. Исходя из этого, была определена цель исследования: изучить влияние экспериментальной и природной гипоксии на функциональные резервы организма и уровень физической работоспособности у высококвалифицированных спортсменов, специализирующихся в беге на средние дистанции.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
-
Изучить особенности газотранспортной системы и функциональные резервы организма мужчин и женщин, специализирующихся в беге на средние дистанции.
-
Исследовать влияние прерывистой нормобарической гипоксической тренировки на реактивность газотранспортных систем, аэробные и анаэробные резервы организма спортсменов легкоатлетов.
-
Изучить механизмы перекрестной адаптации к прерывистой нормобарической гипоксии и физическим нагрузкам у спортсменов легкоатлетов высокой квалификации.
-
Определить влияние спортивных тренировок в условиях горного климата на изменение функциональных резервов и физической работоспособности спортсменов легкоатлетов высокой квалификации в период реадаптации на равнине.
-
Провести сравнительный анализ действия различных режимов гипоксических воздействий на физическую работоспособность и спортивный результат спортсменов легкоатлетов высокого класса.
Научная новизна работы. Получены новые данные о снижении реактивности кардиореспираторной системы на гипоксическое воздействие после применения курса ПНГТ. Установлено, что двухнедельный курс прерывистой нормобарической гипоксической тренировки приводит к экономизации функций кислородтранспортной системы в покое, снижению реактивности кардиореспираторной системы, кислородной стоимости работы при нагрузках умеренной и большой мощности, увеличению аэробной работоспособности и спортивных результатов на 3-е и 10-е сутки после окончания тренинга.
Получены новые данные об эффективности перекрестной адаптации к прерывистой гипоксии в сочетании с физической нагрузкой, для расширения функциональных резервов дыхательной и сердечно – сосудистой систем, увеличения аэробной работоспособности у высококвалифицированных спортсменов на 3-е сутки после ее окончания.
Установлено, что тренировка в условиях среднегорья приводит к достоверному увеличению аэробной работоспособности и спортивных результатов с пиком на 10 – е сутки реадаптации.
Получены новые данные о сроках повышения аэробной работоспособности и спортивных результатов спортсменов мужчин и женщин в зависимости от типов гипоксической тренировки.
Научно – практическая значимость работы. Проведенные исследования уточняют представления о механизмах адаптации спортсменов к гипоксии различного генеза. Показано, что курс прерывистой нормобарической гипоксической тренировки приводит к повышению уровня максимального потребления О2 и спортивных результатов сразу после отмены гипоксического тренинга. Это позволяет рекомендовать ее как в подготовительный, так и в соревновательный периоды тренировочного цикла. Адаптация к гипоксии в сочетании с физическими нагрузками приводит к выраженному повышению функциональных резервов газотранспортной системы и уровня VO2max при незначительных вариациях спортивного результата на 3 – 10 - е сутки после окончания тренинга. Показано, что после тренировки в среднегорье уровень работоспособности и спортивных результатов у спортсменов имеет тенденцию к снижению на 3 - е сутки и повышается на 10-е сутки реадаптации на равнине, что позволяет использовать ее в соревновательном периоде, планируя старт на 7-10 сутки после спуска с гор.
Данные, полученные в ходе исследования, используются при чтении лекций и проведении практических занятий по курсам: «Легкая атлетика», «Технология физкультурно – спортивной деятельности», «Физиология спорта», «Спортивная медицина», «Врачебный контроль» на кафедре адаптивной физической культуры факультета физической культуры и реабилитации УлГУ.
Результаты исследования внедрены в практическую деятельность областной детско – юношеской спортивной школы олимпийского резерва г. Ульяновска, а так же центра спортивной подготовки легкоатлетов г. Ульяновска.
Работа выполнена в рамках НИР Ульяновского государственного университета код: 02 0302 531 0365 код ГРНТИ № 01.200. 211667 «Изучение механизмов адаптации и резистентность организма при гипоксии различного генеза». Работа поддержана грантом ФЦП «Научные и научно – педагогические кадры инновации России на 2009 - 2013гг» № П255 от 29 апреля 2010г код ГРНТИ 01201057608 «Морфофункциональные механизмы адаптации сердца человека и животных к большим физическим нагрузкам и экстремальным факторам среды».
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Прерывистая нормобарическая гипоксическая тренировка приводит к снижению реактивности кардиореспираторной системы, кислородной стоимости работы умеренной и большой мощности и сопровождается повышением функциональных резервов внешнего дыхания, крови, сердечно–сосудистой системы, определяющих увеличение аэробных возможностей организма у мужчин и женщин легкоатлетов высокой квалификации.
-
Двухнедельный курс прерывистой нормобарической гипоксической тренировки в сочетании с физической нагрузкой приводит к достоверному расширению функциональных резервов организма и повышению физической работоспособности спортсменов легкоатлетов высокого класса.
-
В период реадаптации после тренировки в среднегорье уровень максимального потребления кислорода и спортивных результатов снижается на 3- е сутки и повышается на 10 –е сутки реадаптации на равнине.
Апробация работы. Результаты исследований представлены на Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Актуальные вопросы спортивной медицины, лечебной физической культуры, физиотерапии и курортологии» (Москва, 2007, 2010), Конференции молодых ученых медико – биологической секции Поволжской ассоциации государственных университетов (Ульяновск, 2007, 2009), IV международной научно – практической конференции «Физическая культура и здоровье студентов ВУЗов» (Санкт – Петербург, 2008), Всероссийской конференции с международным участием «Медико – физиологические проблемы экологии человека» (Ульяновск, 2009, 2011), Всероссийском форуме «Молодые ученые 2010» (Москва, 2010), XXI съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Москва – Калуга 2010).
Публикации. По материалам диссертации было опубликовано 23 работы, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 166 страницах машинопечатного текста, содержит 28 таблиц и 3 рисунка. Работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, главы с изложением собственных результатов исследования, обсуждения, выводов и списка литературы. Список литературы содержит 290 источников, включая 187 работ отечественных и 103 работы иностранных авторов.
Механизмы компенсации и адаптации к гипобарической гипоксии
Адаптация человека к высотной гипоксии является сложной интегральной реакцией, в которую вовлекаются различные системы организма. Наиболее выраженными оказываются изменения со стороны сердечно - сосудистой системы, аппарата кроветворения, внешнего дыхания и газообмена (Бурых, 2007; Бурых, Сороко, 2007), что определяет интерес к высотной гипоксии специалистов в области спорта. Разумеется, интегрированная и координированная перестройка функций на субклеточном, клеточном, органном, системном и организменном уровнях возможны лишь благодаря перестройке функций систем регулирующих целостные физиологические процессы. Отсюда становится очевидным, что адаптация не возможна без адекватной перестройки нервной и эндокринной систем, обеспечивающих тонкую регуляцию физиологических отправлений различных систем (Меерсон, 1986)
Недостаток кислорода является пусковым механизмом для изменения деятельности многих систем, в которых происходит изменение ряда приспособительных реакций, направленных на «борьбу за кислород» (Балыкин, 1994), т.е на доставку кислорода для поддержания нормального уровня функционирования вопреки сниженному парциальному давлению кислорода. Одной из важнейших приспособительных реакций к недостатку кислорода является увеличение легочной вентиляции (Холден, Пристли, 1937; Бреслав, Глебовский, 1981, Бреслав, Иванов, 1990). Эта система первой реагирует на недостаток кислорода и рефлекторно изменяет свою деятельность повышением вентиляции (Сафонов, 2006). Гипервентиляцию легких считают неизбежным спутником подъема в горы, действительно, увеличение вентиляции легких приводит к повышению альвеолярного РОг.
Характерной реакцией дыхательной системы на недостаток кислорода является рефлекторная перестройка дыхательных движений. Многие исследователи отмечают учащение дыхания в условиях гипоксии (Бреслав, Иванов, 1990) при увеличении дыхательного объема (Бреслав,2005 - 2007). Первоначально углубляются и незначительно учащаются дыхательные движения, что является эффективным способом повышения содержания кислорода в легких. Нередко реакция на гипоксию носит двухфазный характер: вначале наряду с увеличением дыхательного объема вдох удлиняется, и лишь позднее наступает укорочение дыхательного цикла (Бреслав, Иванов, 1990).
На высоте более 3000 над.у.м. углубление дыхания приводит к заметному увеличению объема легочной вентиляции - гипервентиляции. По" мере дальнейшего подъема глубина дыхания продолжает возрастать. Частота его мало изменяется, ново всех случаях легочная вентиляция увеличивается. Увеличение объема легочной вентиляции обуславливает повышение парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе и его напряжения в артериальной крови (Балыкин, 1994;Сафонов, 2006).
Перестройку паттерна дыхания в условиях умеренного кислородного голодания следует рассматривать как приспособительную реакцию: происходит увеличение показателей дыхательного объема легких, увеличение легочной вентиляции и снижение частоты дыхания. Снижение-парциального давления кислорода в артериальной крови является раздражителем чувствительных, клеток, расположенных в стенках аорты, и сонных артерий. Возникающие при раздражении хеморецепторов нервные импульсы передаются к клеткам дыхательного центра; стимулируя его работу и тем самым, вызывая усиление дыхательных движений и увеличение легочной вентиляции (Сафонов, 2006). Подобные изменения, способствуют увеличению массопереноса кислорода, который тесно связан с массопереносом углекислого газа (Бреслав, Ноздрачев; .; 2005;. . - 2007). Повышение способности клеток утилизировать кислород, при низком РОг в крови и плазме обеспечивается увеличением количества митохондрий, числа их крист, дыхательных ансамблей, активизацией дыхательных ферментов; (Лукьянова, 2008).
Однако увеличение объема легочной вентиляции, косвенно оказывает и отрицательное влияние — вызывает чрезмерное вымывание из альвеолярного воздуха (и значит из крови) углекислого газа; возникает алкалоз. При вымывании углекислого газа дыхание ослабевает. Недостаток кислорода опять вызывает усиление вентиляции. И так продолжается до тех пор, пока объем легочной вентиляции не установится на некотором уровне, который обычно оказывается выше нормального, в связи с чем, содержание кислорода в альвеолярном воздухе несколько повышается (Бреслав, Иванов, 1990).
Таким образом, основной механизм усиления дыхания при кислородном голодании замыкается через хемоецепторный контур: раздражение хеморецепторов сонных артерии дуги аорты, рефлекторно возбуждают дыхательный центр, вызывая компенсаторное увеличение легочной вентиляции, что неизбежно влечет за собой избыточное вымывание углекислого газа, а это в свою очередь противодействует усилению дыхания (Сафонов, 2006).
Согласно концепции о функциональной системе управление дыханием осуществляется с использованием нескольких принципов: управление, базируемое на рефлекторных реакциях организма в ответ на изменение параметров дыхания; управление с положительной обратной связью; управление, основанное на рефлекторных реакциях по зрительному, слуховому, тактильным сигналам (Анохин, 1968, 1980).
Факты, полученные в различных вариантах исследования, убедительно показывают, что «узким местом» и ведущим фактом, обуславливающим весь комплекс изменений, характерных для высотной гипоксии, является недонасыщение артериальной крови кислородом. В связи с этим вполне логично ожидать, что в процессе приспособления к гипоксической гипоксии усилия организма должны быть направлены на расширение этого узкого места (Айдаралиев, 1978; Бернштейн с соат, 1984). Второй ступенью приспособления к высотной гипоксии (хотя эта ступень не является второй по времени включения), считается увеличение количества гемоглобина в циркулирующей крови (Баркрофт, 1937). Приспособление системы крови к высотной гипоксии осуществляется в конечном итоге путем увеличения кислородной емкости. В основном организм располагает для этого двумя возможностями это увеличение количества эритроцитов в циркулирующей крови и увеличение концентрации гемоглобина в эритроцитах. Уже через несколько часов после подъема в горы снижается объем плазмы вследствие повышенной потери жидкости, вызванной сухостью воздуха. Это приводит к увеличению концентрации эритроцитов, повышая кислородтранспортную способность крови (Dempsey et al., 1980 - 1988). Однако, увеличение числа эритроцитов в пробах крови может быть следствием перераспределения их в циркулирующей крови — уменьшения в сосудах внутренних органов и увеличения в крови капилляров кожи. Считают, что полицитемия развивающаяся в горах, является следствием лишь относительного, но не абсолютного возрастания числа эритроцитов. Сгущение крови в результате усиления отдачи влаги и обеднения организма водой приводит, к увеличению количества эритроцитов в определенном объеме крови. (Zuntz; 1903). Считается- что полицитемия при высотной гипоксии в какой-то мере обусловлена как перераспределением эритроцитов, так и происходящим при этом сгущением крови. Этот фактор имеет существенное значение жі наблюдается при всех типах; гипоксии. Механизм его состоит в перераспределении; воды и солей в организме, наступающем, при недостатке кислорода (Чарный, 1961). Существенное значение в происхождении высотной полицитемии приписывается селезенке. После интересных и убедительных работ Баркрофта многие считают, что- скачкообразное возрастание числа эритроцитов, отмечаемое в начальный период высотной» гипоксии, происходит за счет поступления в циркулирующую кровь запасных эритроцитов- из кровяных депо и, в частности, из селезенки (Сиротинин, 1966). Дополнительные доказательства в пользу этого представили Л. Л. Шик (1974-1985).
Функциональные особенности и уровень физической работоспособности спортсменов легкоатлетов высокого класса
В соответствии с поставленными задачами на первом этапе были проведены исследования функционального состояния спортсменов легкоатлетов высокой квалификации (КМС и МС), специализирующихся в беге на средние дистанции. Известно, что наряду с технической и тактической подготовкой спортсменов специализирующихся в данном виде легкой атлетики, большое значение имеет состояние отдельных звеньев газотранспортной системы (внешнее дыхание, сердечно - сосудистая система, система крови), поскольку соревновательные нагрузки осуществляются в зоне субмаксимальной (анаэробно — аэробной) мощности (Фарфель, 1968; Борилкевич, 1982). То есть функциональные резервы внешнего дыхания, сердечно - сосудистой системы, системы крови и тканевого дыхания являются определяющими в достижении высокого спортивного результата.
С этих позиций на первом этапе оценивали основные показатели внешнего дыхания, центральной и периферической гемодинамики, электрические характеристики сердца, газотранспортной функции крови у спортсменов в состоянии относительного мышечного покоя и при нагрузках с максимальным потреблением кислорода, что позволяет оценить резервные возможности каждого звена газотранспортной системы в отдельности. (Карпман с соавт, 1988). В таблице 3.1.1 представлены основные показатели системы внешнего дыхания женщин в покое и при нагрузке с V02max.
Результаты исследования показали, что в состоянии относительного мышечного покоя объемные характеристики дыхательной системы Vc , FVC спортсменок находятся на верхней границе физиологической нормы, что свойственно для лиц, тренирующихся в видах спорта, требующих развития выносливости (Berger, 2000).
Рассматривая показатели, характеризующие бронхиальную проводимость крупных, средних и мелких бронхов установлено, что полученные показатели спортсменок превосходят уровень физиологической нормы (Коц, 1982; Mines, 1993). Средние показатели FEF в группе, превосходят физиологические значения в среднем в 2 раза (табл.3.1.1). Такие показатели как PEF и средняя объемная скорость в момент выдоха так же имеют значения выше физиологической нормы для женщин (Иорданская, 1999). Таким образом, результаты исследований показали, что основные статические показатели внешнего дыхания находятся на верхней границе физиологической нормы, однако показатели, характеризующие бронхиальную проводимость выше уровня нормы, что характеризуют высокую бронхиальную проходимость и высокий функциональный резерв системы дыхания. Установленные особенности, вероятно связанны с тренировочной деятельностью спортсменок и являются физиологической нормой для лиц занимающихся циклическими видами спорта (Уилмор с соавт, 2005; Whipp at all,2000).
В таблице 3.1.2 представлены показатели, характеризующие газотранспортную функцию внешнего дыхания, сердечно - сосудистой системы и крови. Результаты исследования свидетельствуют, что в состоянии относительного мышечного покоя у женщин легочная вентиляция повышена на фоне высокого дыхательного объема. Известно, что уровень легочной вентиляции регулируется в соответствии с метаболическими процессами в организме (Chung, 2005). Результаты исследования показали, что в покое абсолютная и относительная величина VO2 спортсменок находится на высоком уровне и составляет 448.5+4.6 мл мин (9.2+0.02 мл мин/кг), что указывает на высокий уровень окислительных процессов в группе. Известно, что в состоянии относительного мышечного покоя уровень основного обмена у спортсменов мало отличается от физиологической нормы (Bosquet et all, 2007; Volkov, 2010). Исходя из этого, можно предположить, что отмеченный высокий уровень VO2 является следствием некого недовосстановления физиологических функций после предшествующих тренировочных нагрузок, и в определенной степени, является причиной высокой легочной вентиляции, отмеченной у женщин в состоянии относительного мышечного покоя. На фоне сравнительно высокой легочной вентиляции и метаболических процессов дыхательный коэффициент в группе составляет в среднем 0.95+0.03, что соответствует смешанной форме белкового и углеводного обмена.
Известно, что важным показателем, характеризующим состояние газотранспортной функции крови, является SCb крови. Результаты исследования показали, что в состоянии относительного мышечного покоя отмечено высокое насыщение НЬ кислородом. При этом содержание эритроцитов и НЬ в периферической крови соответствует верхним границам-физиологической нормы (табл. 3.1.2), что является причиной повышенных значений КЕК, характеризующих высокий резерв кислородтранспортной функции крови. Полученные данные соответствуют литературным сведениям и характерны для тренированных спортсменов (Макарова с соавт, 2006).
Оценивая показатели сердечно - сосудистой системы в состоянии относительного мышечного покоя установлено, что абсолютный уровень минутного объема крови находится в пределах физиологической нормы для женщин данного возраста. На этом фоне у спортсменок отмечается выраженная брадикардия покоя (HR 50.4+2.5).
Эти данные широко известны в литературе и являются признаком-«спортивного сердца», на фоне повышенной активности блуждающего нерва (Ланг, 1936; Бутченко, 1963; Дембо, 1988; Земцовский, 1995; Граевская с соавт, 1997;Гаврилова, 2007; Maron et all, 2006; Fagart, 2003). Для оценки электрической стабильности сердца у всех испытуемых в состоянии относительного мышечного покоя было проведено ЭКГ обследование в 3-х и 6 грудных отведениях (таблица 3.1.3). Результаты исследования показали, что у спортсменок отмечается большая длительность интервала RR (0.98+0.001 сек), что связанно с функциональной брадикардией. При этом отмечено, что длительность интервала QT, характеризующая электрическукг систолу сердца, не отличается от нормы. Обращает на себя внимание сравнительно большой по длительности интервал ТР, характеризующий электрическую диастолу, что связано с наличием брадикардии покоя, характерной для тренированного сердца (табл 3.1.3). Следует отметить, что основные показатели, характеризующие проводимость миокарда находятся в пределах физиологической нормы- для данного контингента испытуемых. Однако, отмечается что длительность интервала PQ"находится на верхней границе физиологической нормы (0.17+0.003), что многие авторы (Будченко, 1963; Якобошвили с соавт, 2006; Яковлев, 2007) рассматривают как некоторую задержку проведения возбуждения через атриовентрикулярный узел. Известно, что в процессе занятий спортом у спортсменов возникает гипертрофия как левых, так и правых отделов сердца (Макарова, 2002). Многие авторы относят подобные изменения к физиологической норме для спортсменов и рассматривают как показатель высокой тренированности (Граевская, Долматова, 2004; Белоцерковский, 2005; Якобошвили с соавт, 2006). Результаты исследований показали, что у большинства спортсменок (64%) отмечена умеренная гипертрофия левых отделов сердца, которая характеризуется увеличением зубцов R в левых (I) отведениях, смещением и инверсией зубцов Т, расширением зубца Р, отклонением электрической оси сердца влево (в сторону гипертрофированного желудочка). Визуально желудочковый комплекс RjSin типа (т.е. в I отведении в комплексе QRS самый высокий зубец R, а в III отведении по величине преобладает зубец S). Наибольшие изменения зубца Р 62 (снижение) и увеличение R и Т отмечается во II стандартном и Vj, V2, V3 грудных отведениях. Отмечается небольшой подъем сегмента ST выше изолинии. Обращают на себя внимание высокие зубцы R во всех отведения, но преимущественно во II (табл. 3.3). Его средняя величина в группе составляет 11.42+0.004 мм. Кроме того, результаты исследования показали большую величину зубца Т (5.21+О.ООІмм.), превышающую норму, что многие авторы связывают с особенностями обмена веществ и проводимости миокарда спортсменов и определяют как вариант физиологической нормы (Земцовский, 1995; Maron et all, 2006; Dorn, 2007). Установлено, что у испытуемых часто отмечаются отрицательные зубцы Т в III стандартном отведении (-1.11+0.002мм), что при наличии гипертрофии миокарда может рассматриваться как признак ишемии сердечной мышцы и находит свое подтверждение в литературе (Дембо, 1986; Дягтерева с соавт, 2006). Полученные результаты приводят к заключению, что отмеченные изменения проводимости миокарда, не являются отклонением от нормы, а свойственны для спортсменок, тренирующихся в беге на выносливость.
Таким образом, результаты исследования свидетельствуют, что в состоянии относительного мышечного покоя основные показатели функции внешнего дыхания, сердечно — сосудистой системы и системы крови находятся в пределах физиологической нормы, характерной для тренированных женщин.
Влияние ПНГ на функциональные резервы и физическую работоспособность спортсменов
В соответствии с задачами исследований определяли влияние курса ПНГ на функциональное состояние и физическую работоспособность. Для этого предварительно в группах спортсменов (мужчин и женщин) оценивали индивидуальную устойчивость испытуемых к гипоксическому воздействию, во время первого сеанса ПНГ (10% 02) при каждом интервале изучали изменения насыщения крови кислородом, показателей внешнего дыхания, сердечно - сосудистой системы и потребления кислорода.
Известно, что критерием артериальной гипоксемии при снижении содержания Ог во вдыхаемом воздухе является насыщение гемоглобина кислородом. Результаты исследования показали, что уже при первом интервале ПНГ SO2 достоверно снижается на 17 % (р 0.05) по сравнению с нормоксией, возвращаясь к исходному уровню в период восстановления. В дальнейшем SCb продолжает снижаться (табл.3.2.1) и своих минимальных значений достигает на 4 — ом интервале ПНГ (68+0.5%), снижаясь 33 % (р 0.05) относительно контроля. Это указывает на развитие выраженной артериальной гипоксемии, по величине близкой к критическому уровню (Иванов, 1991). При первых ступенях ПНГ V02 увеличивается в среднем в группе спортсменок на 23% (р 0.05) при последующих интервалах на 44.6% (р 0.05) по сравнению с нормоксией (табл.3.2.1). На фоне этого легочная вентиляция прогрессивно увеличивается от интервала к интервалу и достигает своих максимальных значений на последнем, увеличиваясь в среднем в группе в 2.6 раза (р 0.05). При этом f у спортсменок снижается, a VT увеличивается от интервала к интервалу (табл.3.2.1) и максимальных значений достигает при последнем интервале увеличиваясь при этом в 3.6 раз (р 0.05). Отмеченные изменения указывают на перестройку паттерна дыхания, на более физиологически выгодный в условиях гипоксического воздействия, который характеризуется снижением f и повышением VT (Фарфель, 1965; Бреслав, Ноздрачев, 2005,2007; Clement, 1993; Loeppky, 1997; Bemardi, 2001).
Результаты исследования показали, что утилизация 02 в легких при первом интервале увеличивается на 82% (р 0.05) по сравнению с контролем, на 3-4 интервалах увеличивается 2 раза (р 0.05) и вновь снижается на 5 - 6 интервалах, но остается повышенным относительно уровня покоя (табл. 3.2.1). При этом выделение С02 изменяется не столь значительно, при этом увеличивается в среднем в группе на 21.6% (р 0.05). Величина RQ в группе спортсменок снижается (табл. 3.2.1), при этом тип обмена веществ смещается в сторону жирового (табл.3.2.1).
Важным показателем, который определяет реактивность и характеризует эффективность транспорта 02 является уровень минутного объема кровообращения (Bernardi, 2001). Результаты исследований показали, что Q увеличивается на всех этапах гипоксических воздействий, варьируя в интервалах от 5.5 +0.3 до 6.5+0.3 л/мин и максимальных значений достигая во время 4-го интервала, увеличиваясь при этом в 2.1 раза (р 0.05), при последующих интервалах Q снижается, но продолжает оставаться повышенным относительно покоя (табл. 3.2.1). Следует отметить, что HR на 1-2 интервалах увеличивается в среднем в 1.8 раз (р 0.05) в группе, снижаясь при последующих (табл. 3.2.1), но сохраняясь при этом повышенной относительно уровня покоя. Тогда как Qs изменяется противоположно: достоверно не изменяется на 1-2 интервалах, увеличиваясь на 3 — 6 интервале (табл. 3.2.1), максимального значения достигая на 5 интервале, увеличиваясь в среднем на 26% (р 0.05). Важным является оценка реакции сосудистого русла в ответ на острое гипоксическое воздействие. Показано, что систолическое артериальное давление повышается на 7.1% (р 0.05) уже на первом интервале и сохраняется повышенным на протяжении последующих (табл.3.2.1). Диастолическое артериальное давление при 1-2 интервалах ПНГ повышается (табл. 3.2.1), что может указывать на некоторую констрикцию сосудов в ответ на острую гипоксию (Хитров, 1991; Golsten et all, 2005; Wang, Zhang, 2005). Однако, начиная с 3-го интервала отмечается снижение диастолического давления ниже уровня контроля (табл. 3.2.1). При этом своих минимальных значений достигает на последнем интервале, снижаясь на 16% (р 0.05), что вероятно связанно с вазодилататорным эффектом длительного гипоксического воздействия (Цыганова, 2000; Горанчук с соавт, 2003; Cooper et all, 2005). Отмечено, что ОПСС снижается, при каждом интервале (табл. З.2.1.), минимальных значений достигая при заключительном интервале ПНГ снижаясь при этом на 45% (р 0.05) по сравнению с покоем.
Таким образом, отмечена высокая реактивность кардиореспираторной системы спортсменок на действие гипоксии, при этом основным механизмом компенсации недостатка кислорода является увеличение легочной вентиляции и утилизации Ог в легких.
После проведения исследования по определению реактивности и резистентности к гипоксии спортсменки приступили к ежедневным гипоксическим тренировкам, которые проводились в соответствии с задачами исследования в течении 2-х недель. Каждая гипоксическая тренировка включала в себя 6 циклов дыхания газовой смесью с обедненным содержанием Oz (10%), который подавался через специальную маску в течении 5 минут. Гипоксические интервалы перемежались с 5-ти минутными интервалами отдыха (дыхание в нормоксии). После проведения всего цикла ГШГ у спортсменок исследовали изменения дыхательной, сердечно — сосудистой систем, системы крови и газообмен в состоянии относительного мышечного покоя, а так же на различных ступенях выполнения ступенчато повышающейся нагрузки.
Результаты исследований показали, что после проведения 14 - дневной гипоксической тренировки в состоянии относительного мышечного покоя у_ спортсменок достоверно повышается резервный" объем выдоха в 2 раза (р 0.05), по сравнению с контролем (табл. 3.2.2). При этом Vc и FVC достоверно не изменяются. Показано, что проходимость крупных (FEF25) и мелких бронхов (FEF75) в группе спортсменок повысилась в среднем на 5 и 9% (р 0.05) соответственно. Отмечается увеличение средней объемной скорости проведения бронхов на 7.6 % (р 0.05). Полученные данные указывают, что 2-х недельный курс ПНГ приводит к достоверному повышению проходимости бронхов.
Отмечено, что после курса ПНГ VE достоверно не меняется и остается повышенным по сравненшо с нормой. Однако, при этом изменяется паттерн дыхания, при котором f достоверно снижается на 28% (р 0.05), a VT достоверно повышается на 37.5%(р 0.05).
Показано, что в покое у спортсменок в среднем величина V02 достоверно снижается по сравнению с контролем на 4%(р 0.05), при этом достоверно увеличивается процент утилизации кислорода в легких на 5.1%(р 0.05), что косвенно может указывать о более экономичном использовании 02 тканями. Отмечается достоверное увеличение выделения СОг на 10% (р 0.05). RQ в группе женщин достоверно увеличивается в. среднем на 5.2 % (р 0.05), что указывает на преобладание углеводного типа обмена веществ.
Литературные данные свидетельствуют, что при воздействии гипоксии возможно увеличение форменных элементов крови в результате их выброса из депо (Новиков с соавт, 1988; Балыкин, 1994; Зюзьков с соавт, 2005).
В табл. 3.2.3. представлены данные, характеризующие изменение показателей красной крови после 14-ти дневной гипоксической тренировки. Результаты исследований показали, что после проведения курса ПНГ у спортсменок достоверно повышается уровень эритроцитов в периферической крови на 4.4%(р 0.05). Уровень гемоглобина и КЕК на 11.3 и 11.5 % (р 0.05) соответственно.
Влияние природной гипоксии на функциональные резервы и физическую работоспособность спортсменов
В настоящее время в спорте высших достижений часто применяются тренировки в условиях средне — и высокогорья, которые могут приводить к значительному расширению функциональных резервов организма и повышению работоспособности спортсменов (Бернштейн, 1967; Меерсон, 1986; Туркменов с соавт, 1986; Айдаралиев, 1978; Колчинская, 1990; Граевская, 2004; Булатова, Платонов, 2008; Северин с соавт., 2009; Dick, 1992; Sagawa et all, 1997; Ventura et all, 2003; Lofferdo et all, 2006; Verges, 2010). Однако, до настоящего времени остаются малоизученными механизмы, приводящие к повышению работоспособности, а так же времени гипоксического последействия. В соответствии с задачами была обследована группа спортсменок в ранние сроки реадаптации (3-е и 10-е сутки) после проведения тренировочных сборов в условиях среднегорья Кавказа (900 -1200 м.над у.м) в течение 3-х недель.
На 3-е сутки по возвращении на равнину в состоянии относительного мышечного покоя оценивались показатели дыхательной, сердечно -сосудистой системы, крови и потребление кислорода. Результаты исследований показали, что на 3-е сутки реадаптации у спортсменок достоверно увеличиваются показатели дыхательной системы (табл.3.4.1). Отмечено достоверное увеличение резервного объема выдоха на 50% (р 0.05) по сравнению с контролем, при этом- отмечено достоверное увеличение проходимости бронхов на различных этапах (табл.3.4.1). Проходимость крупных бронхов увеличилась на 7.8% (р 0.05), средних на 8.1% (р 0.05), мелких на 41% (р 0.05), средняя объемная скорость в момент выдоха увеличилась на 15.6% (р 0.05) в среднем в группе спортсменок.
Известно, что при пребывании в условиях средне — и высокогорья часто сопровождается изменением активности функциональных систем, что сопряжено с гипоксическим фактором (Lin et all, 2007; Loeppky, 1996).
В табл.3.4.3. представлены данные, характеризующие изменение показателей каридиореспираторной системы и потребления кислорода в-группе женщин после 3-х недельных тренировок в условиях гор. Показано, что в покое на 3-е сутки реадаптации в группе спортсменок происходит достоверное увеличение VE в 2 раза (р 0.05), при этом f увеличивается на 35% (р 0.05), VT на 44% (р 0.05) по сравнению с показателями до отъезда в среднегорье. При высоких значениях легочной вентиляции отмечается достоверное увеличение VO2 в среднем в 2.2 раза (р 0.05), при этом показано, что процент утилизации 02 в легких увеличивается на 13.1% (р 0.05). Повышение легочной вентиляции и V02 сопровождается достоверным увеличением Q на 28% (р 0.05), при этом HR увеличивается на 7.8% (р 0.05), Qs в свою очередь, увеличивается на 17.7% (р 0.05). По результатам исследований отмечено достоверное снижение Ps на 10%. Подобные изменения могут быть связаны с некоторым недовосстановлением спортсменок, условиями переезда и т.д.
Для изучения изменения аэробной работоспособности была проведена проба с велоэргометрической нагрузкой ступенчато повышающейся мощности. При этом на каждой ступени выполнения нагрузки оценивались показатели дыхательной, сердечно - сосудистой систем и V02.
Результаты исследования показали, что по возвращению на равнину на 3-е сутки реадаптации у спортсменок отмечается достоверное снижение уровня V02max на 8% (р 0.05), при этом отмечается повышенная реактивность газотранспортной системы на нагрузку малой мощности (табл.3.4.3). Отмечено, что VE при первой нагрузке достоверно выше на 39.6% (р 0.05) относительно контроля, однако, следует отметить, что VE на последних ступенях нагрузки достоверно ниже данных зафиксированных до отъезда в среднегорье на 35%(р 0.05). При этом отмечено, что процент утилизации 02 в легких на всех ступенях выполнения нагрузки достоверно выше (табл.3.4.3) по сравнению с контролем и своих максимальных значений достигает на заключительной ступени выполнения ступенчато повышающейся нагрузки увеличиваясь этом на 20.9% (р 0.05) по сравнению с покоем, что на 21% (р 0.05) выше чем в контроле. Известно, что резерв сердечно - сосудистой системы является основным показателем, лимитирующим уровень аэробной работоспособности. Показано, что в группе спортсменок на 3-е сутки реадаптации на равнине отмечается повышение реактивности сердечно-сосудистой системы на нагрузки малой интенсивности. Отмечено, что при первой нагрузке Q увеличивается в 2 раза (р 0.05) по сравнению с покоем, что на 13.5 % (р 0.05) выше, чем в контроле. На последующих ступенях Q увеличивается в зависимости от выполнения нагрузки, однако на последний ступенях и при нагрузке с VC max Q достоверное ниже на 9.4% (р 0.05) в среднем в группе, чем в контроле. Показано, что HR на всех ступенях выполнения нагрузки выше чем в контроле (табл.3.4.3), на последних ступенях выполнения нагрузки Qs достоверно ниже контрольных показателей на 8% (р 0.05), полученных до отъезда в среднегорье (табл.3.4.3), что указывает на снижение сократительной способности миокарда в ранние сроки реадаптации на равнине.
Таким образом, результаты исследования показали, что в покое на 3-е сутки пребывания на равнине у женщин отмечается повышение потребления кислорода в состоянии относительного мышечного покоя, при этом отмечается достоверное снижение уровня V02max, что сопровождается снижением мощности выполняемой велоэргометрической нагрузки.
В соответствии с поставленными задачами было проведено повторное исследование группы спортсменок на 10-е сутки реадаптации на равнине. В покое оценивались показатели дыхательной, сердечно — сосудистой систем, системы крови и потребление кислорода. Результаты исследования показали, что в покое основные показатели дыхательной системы, характеризующие проводимость бронхов существенным образом не отличаются от таковых на 3-е сутки и сохраняются повышенными относительно контроля (табл.3.4.1). Показано, что на 10-е сутки реадаптации на равнине отмечается достоверное снижение VE относительно контроля на 28% (р 0.05) и относительно 3-их суток в 2.7 раз (р 0.05). При этом отмечено, что f достоверно снижается относительно контроля на 19% (р 0.05) и относительно 3-их суток на 40% (р 0.05). VT при этом, достоверно не изменяется по сравнению с контролем и снижается на 39% (р 0.05) относительно 3-их суток. Снижение легочной вентиляции в покое сопровождается достоверным снижением V02 в группе спортсменок на 19 % (р 0.05) по сравнению с контролем и на 64% по сравнению с 3-ми сутками. Подобная тенденция наблюдается и со стороны сердечно - сосудистой системы: Q снижается на 22% (р 0.05) относительно 3-их суток. HR достоверно снижается на 6% (р 0.05) относительно контроля и на 13% (р 0.05) относительно 3-их суток. При этом Qs повышается относительно контроля на 9.6% (р 0.05) и снижается по сравнению с 3-ми сутками на 7.1% (р 0.05).
Отмечается, что процент утилизации 02 в легких сохраняется повышенным относительно контроля на 10.5 %(р 0.05). Отмечено, что кислородтранспортный резерв крови остается повышенным относительно контроля существенно не отличаясь, от показателей 3-их суток (табл.3.4.2). Поученные результаты указывают на формирование адаптации и снижение потребности организма в 02 в состоянии относительного мышечного покоя. В соответствии с задачами исследований была проведена повторная оценка реакции газотранспортных систем организма спортсменок при ступенчато повышающейся нагрузке с V02max, показатели регистрировались на каждой ступени выполнения нагрузки.
Результаты исследования показали, что уровень V02max в группе женщин в среднем повысился на 18% (р 0.05) относительно контроля и на 42% (р 0.05) относительно 3-их суток.
