Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Механизмы адаптации к физическим нагрузкам (обзор литературы) 13
1.1 Адаптация: структурные компоненты, этапы развития 13
1.2 Влияние физических упражнений на функциональное состояние организма 22
1.3 Функциональные пробы в оценке резервных возможностей человека 28
1.4 Особенности адаптации к мышечной деятельности органов желудочно-кишечного тракта игепатобилиарной системы 35
Глава 2 Материалы и методы исследования 42
2.1 Клиническая характеристика обследованных студентов 42
2.2 Методы исследования 47
2.3 Методика физических тренировок 58
2.4 Статистическая обработка материала 63
Глава 3 Результаты собственных исследований 69
3.1 Кислородное обеспечение нагрузки разной интенсивности у здоровых студентов 69
3.2 Кислородное обеспечение нагрузки разной интенсивности у студентов с заболеваниями ЖКТ и ГБС 77
3.2.1 Характеристика показателей спироэргометрии у студентов с заболеваниями ЖКТ и ГБС в стадии ремиссии 77
3.2.2 Энергообеспечение нагрузки разной мощности у студентов с заболеваниями ЖКТ и ГБС, достигших должного уровня МПК 81
3.2.3 Энергообеспечение нагрузки разной мощности у студентов с заболеваниями ЖКТ и ГБС, достигших 70-80% от должного уровня МПК 87
3.2.4 Характеристика показателей спироэргометрии у студентов с заболеваниями ЖКТ и ГБС по отдельным нозологиям. 92
3.3 Сравнительный анализ изменений функционального состояния организма студентов с заболеваниями ЖКТ и ГБС после проведения курса физических тренировок 95
3.3.1 Показатели спироэргометрии у студентов с заболеваниями ЖКТ и ГБС в основной и контрольной подгруппе 95
3.3.2 Динамика показателей спироэргометрии у студентов основной подгруппы под влиянием курса физических тренировок 99
Заключение 108
Выводы 120
Практические рекомендации 121
Приложение 126
- Влияние физических упражнений на функциональное состояние организма
- Кислородное обеспечение нагрузки разной интенсивности у здоровых студентов
- Энергообеспечение нагрузки разной мощности у студентов с заболеваниями ЖКТ и ГБС, достигших должного уровня МПК
- Динамика показателей спироэргометрии у студентов основной подгруппы под влиянием курса физических тренировок
Влияние физических упражнений на функциональное состояние организма
Способность выполнять физическую нагрузку - важный компонент качества жизни людей. Систематическая тренировка приводит к расширению межцентральных связей всех моторных уровней мозга, формированию динамического стереотипа как слаженной уравновешенной системы нервных процессов, формирующейся по механизму условных рефлексов. При этом формирование стереотипа распространяется на вегетативные функции, т. е. образуется действенная система целостного регулирования выполнения соответствующей мышечной работы [19, 21, 62, 57, 126]. Физические нагрузки представляют собой источник мощных стимулирующих влияний на обмен веществ и деятельность важнейших функциональных систем, являются средством целенаправленного воздействия на организм [20, 22, 59].
Преимущества тренированного организма достаточно хорошо изучены и характеризуются тремя основными чертами: 1) тренированный организм может выполнять мышечную работу такой продолжительности или интенсивности, которая не под силу нетренированному; 2) тренированный организм отличается более экономным функционированием физиологических систем в покое и при умеренных, непредельных физических нагрузках и способностью достигать при максимальных нагрузках такого высокого уровня функционирования этих систем, который недостижим для нетренированного организма; 3) у тренированного организма повышается резистентность к повреждающим воздействиям и неблагоприятным факторам. Последнее обстоятельство, являющееся выражением положительных перекрестных эффектов адаптации, имеет непосредственное значение для здоровья человека и составляет основу использования в медицине адаптации к физическим нагрузкам как средства профилактики заболеваний здоровых людей и как средства лечения и реабилитации больных [39, 42,59].
Мышечная деятельность требует определенных энергозатрат, величина которых определяется мощностью и длительностью выполняемой нагрузки. Мышечная ткань использует химический энергетический запас АТФ, превращая его в механическую энергию. Энергию для мышечного сокращения дает расщепление аденозинтрифосфата (АТФ) до аденозиндифосфата (АДФ) и неорганического фосфата (Фн). Количество АТФ в мышцах очень невелико, и его достаточно для обеспечения высокоинтенсивной работы лишь в течение 1-2 сек. Для продолжения работы необходим ресинтез АТФ, который производится за счет энергодающих реакций различных типов. Восполнение запасов АТФ в мышцах позволяет поддерживать постоянный уровень его концентрации, необходимый для полноценного мышечного сокращения. Существенное снижение уровня АТФ может наблюдаться только в начале высокоинтенсивной работы в силу определенной инертности процессов, в результате которых производится энергия, или при явном утомлении в момент отказа от работы, когда системы энергообеспечения уже не в состоянии поддерживать необходимый уровень АТФ.
Ресинтез АТФ обеспечивается как в анаэробных, так и в аэробных реакциях с привлечением в качестве энергетических источников запасов креатинфосфата (КФ) и АДФ, содержащихся в мышечных тканях, а также богатых энергией субстратов (гликоген мышц и печени, жиры (фосфолипиды, триглицериды, холестерин), отдельные белки, различные метаболиты). Химические реакции, приводящие к обеспечению мышц энергией, протекают в трех энергетических системах: 1) анаэробной алактатной, 2) анаэробной лактатной (гликолитической), 3) аэробной. Образование энергии в первых двух системах осуществляется в процессе химических реакций, не требующих наличия кислорода. Третья система предусматривает энергообеспечение мышечной деятельности в результате реакций окисления, протекающих с участием кислорода. Возможности каждой из указанных энергетических систем определяются мощностью, т.е. скоростью освобождения энергии в метаболических процессах, и емкостью, которая определяется величиной и эффективностью использования субстратных фондов [26,56,64,65].
Потенциал аэробной системы энергообеспечения обусловливается различными факторами. В числе важнейших - мощность и эффективность внешнего дыхания и сердечно-сосудистой системы; величина фондов субстратов; соотношение мышечных волокон разного типа; плотность и количество капилляров в мышечной ткани; количество, величина и плотность митохондрий в мышечных клетках; количество и активность многочисленных окислительных ферментов и коферментов, гормонов и других регуляторов окислительных процессов [26].
При использовании нагрузок умеренной интенсивности, соответствующих функциональным возможностям организма занимающегося, обеспечение работающих мышц кислородом будет определяться, в основном, возможностями системы транспорта кислорода. При максимальных нагрузках - соотношением мышечных волокон различного типа, особенностями иннервации и возможностями системы транспорта кислорода [26, 81, 119, 139].
В литературе имеются разноречивые мнения по поводу рациональной интенсивности, продолжительности и кратности занятий, обеспечивающих оптимальную эффективность оздоровительной тренировки. Ряд авторов рекомендуют 5-7 кратные занятия в неделю. При этом убедительные аргументы в пользу той или иной частоты не приводятся, поскольку принимается, что большая кратность занятий связана с более высокими суммарными энергозатратами, что в конечном итоге приводит к более выраженному развитию аэробных возможностей [23]. По мнению других авторов, величина эффекта не пропорциональна количеству занятий в неделю [56, 114,120,].
Для определения рациональной частоты занятий физическими упражнениями в недельном микроцикле была сопоставлена эффективность двух-, трех- и пятикратных занятий в неделю, продолжавшихся 30 минут с мощностью нагрузки 60% от МІЖ. Установлено, что наименьшей эффективностью характеризуются двукратные занятия в неделю, а трехкратные - по ряду показателей гемодинамики не только соответствуют пятикратным, но даже превосходят их [71,115]. Однако К.Ю.Ажицкий [3], приводит убедительные данные об эффективном влиянии двухразовых тренировок на величину МІЖ.
Для определения интенсивности тренировочных нагрузок в настоящее время широко используется величина нагрузки в процентах по отношению к МІЖ. Оптимальная интенсивность тренировочной нагрузки устанавливается индивидуально, в зависимости от возраста, пола, физического развития, степени адаптации к физическим нагрузкам, т.е. определяется функциональным состоянием организма [102]. Эффективные нагрузки при тренировке на выносливость лиц, не имеющих отклонений в состоянии здоровья, по интенсивности находятся в диапазоне от 60 до 80% от максимальной аэробной работоспособности. В начале тренировочного цикла применяют нагрузки небольшой интенсивности (60% от максимальной). В дальнейшем, интенсивность тренировочной нагрузки может быть повышена до 70-80% от максимальной [ 56, 91 ].
Существует определенная зависимость между интенсивностью и продолжительностью тренировочных нагрузок. Нагрузка большой мощности (80% от максимальной аэробной работоспособности) не должна превышать 6-8 минут. При нагрузках средней интенсивности (около 70% от МІЖ) продолжительность должна быть в пределах 20-30 минут. При длительных, 1-2 часовых занятиях (оздоровительная ходьба, бег, лыжные прогулки) интенсивность не должна превышать 60% от максимальной аэробной работоспособности - [56].
В настоящее время среди разнообразных форм оздоровительных тренировок широко используются дозированные велоэргометрические нагрузки, преимущества которых хорошо известны: предварительное тестирование позволяет оценить толерантность к физической нагрузке, индивидуально определить объем и интенсивность предстоящих тренировочных нагрузок в. зависимости от поставленной цели (направленности тренировки - аэробной, аэробно-анаэробной, анаэробной); простота и доступность выполнения работы; возможность регистрации физиологических показателей непосредственно во время тренировки. Однако, если методики тренировок на велоэргометре разработаны и достаточно широко используются на практике при физической реабилитации больных кардиологического профиля [10, 63, 67, 109]], то этого нельзя сказать в отношении больных с патологией ЖКТ и ГБС, что диктует необходимость разработки и внедрения в практику соответствующей специальной методики индивидуально дозированных тренировок.
Кислородное обеспечение нагрузки разной интенсивности у здоровых студентов
На первом этапе исследования был поставлен вопрос о критериях адекватности сдвигов в показателях кислородного обеспечения нагрузки, которые использовались в дальнейшем для индивидуализации двигательного режима и обоснованного распределения студентов с отклонениями в состоянии здоровья на медицинские группы.
Кислородное обеспечение нагрузки в ступенчатовозрастающем тесте "до отказа" было изучено у 150 здоровых студентов (I группа), анализ показателей их физической работоспособности представлен в таблице 3.1.
Общую физическую работоспособность оценивали по длительности выполненной нагрузки «до отказа» - 15,9+1.3 мин., объему выполненной работы А общ., А общ./кг - 15096+425 (кгм), 183,7+32,5 (кгм/кг) и максимальной мощности нагрузки (W max) - 277,1+28,2 Вт. Аэробная производительность организма характеризовалась уровнем достигнутого МІЖ, МПК/кг - 3,140±0,656 (л/мин), 41,9±2,5(мл/кг) и величиной кислородного пульса - 18,92+0,75 (мл/уд). Помимо максимальной легочной вентиляции - 105,1+10,2(л/мин) определялся дыхательный коэффициент (RQ max) - 1,16+0,02. Экономичность выполненной работы оценивали по величине кислородной стоимости нагрузки (суммарному потреблению кислорода, потраченному на выполнение 1 кгм работы), она составила 1,74+0,12 (мл/кгм). Анаэробную работоспособность определяли по величине кислородного долга на 1 кг массы тела - 68,37+4,64(мл/кг) и по скорости его нарастания (O2D/A) -0,364+0,022 (мл/кгм). Соотношение аэробных и анаэробных механизмов энергообеспечения изучали по показателям ПАНО: времени - 11,9+2,4 мин и интенсивности (отношению потребления кислорода на уровне ПАНО к достигнутому в тесте МІЖ, выраженному в процентах) -76,1±5,1 %.
Кластерный анализ исходных данных показал, что выборка здоровых обследованных студентов неоднородна по оцениваемым показателям физической работоспособности (таблица.3.2).
При вычислении статистических характеристик кислородного энергообеспечения нагрузки выявилась большая выборочная дисперсия, что исключало возможность достоверного сравнения полученных данных с данными других групп испытуемых. По результатам восходящей иерархической классификации совокупности изучаемых параметров ФР оказалось целесообразным разделение исходного контингента на группы по уровню функциональной подготовленности. В качестве критерия разделения были проверены путем расчетов различные параметры ФР. Основным критерием разделения на группы был принят процент достижения МПКд (максимальное потребление кислорода должное) - это индивидуальное значение МІЖ для каждого испытуемого, определенное до начала тестирования. Этот показатель работоспособности был выбран в качестве основного критерия, исходя из следующих соображений.
Известно, что МІЖ - интегральный показатель, комплексно характеризующий функциональные резервы кардиореспираторной системы. Поэтому показатели энергообеспечения тех испытуемых, которые достигли должного уровня МІЖ в тесте "до отказа", использовались в дальнейшем для определения критериев кислородного обеспечения нагрузки у здоровых студентов и у имеющих отклонения в состоянии здоровья. МПКд. рассчитывалось автоматически на основании антропометрических данных, пола, возраста как один из расчетных параметров компьютерной программы обработки результатов газоанализа.
Соотношение фактических и должных величин МІЖ, выраженное в процентах для каждого испытуемого, и стало критерием разделения на группы по уровню тренированности.
В результате такой обработки данных обследованные здоровые студенты были разделены на 4 группы (таблица 3.2, диаграмма 3.1). К хорошо тренированным были отнесены студенты I и П группы, у которых МПК фактический составлял более 80 % от должной расчетной величины - это 105 из 150 обследованных студентов.
Показатели ФР рассчитывались для каждой выделенной группы отдельно (таблица 3.3), причем показатели кислородного обеспечения нагрузки студентов I и II групп (достигших уровня более 80% рассчитанной должной величины МПК) далее рассматривались как критерии адекватности сдвигов в показателях кислородного обеспечения нагрузки.
В число критериев вошли не только спироэргометрические показатели предельной нагрузки. Для изучения механизмов адаптации здорового организма к нагрузкам разной мощности в группе тренированных студентов (у которых МІЖ факт. 80% МПК д.) сделаны "срезы" на каждой ступени работы (50, 100, 150, 200, 250 Вт), и все показатели газообмена - число дыханий в минуту (RR), дыхательный объем (TV), кислородный пульс (ОгриІБ), потребление кислорода (V02), потребление кислорода на 1 кг массы тела (V02/kg), вентиляция легких (VE), дыхательный коэффициент (R), вентиляционный эквивалент (УЕОг) - представлены в таблице 3.4.
Энергообеспечение нагрузки разной мощности у студентов с заболеваниями ЖКТ и ГБС, достигших должного уровня МПК
Как и в случае со здоровыми студентами, из-за неоднородности группы обследуемых по степени тренированности (по результатам предварительного тестирования) было целесообразным разделение студентов с заболеваниями ЖКТ и ГБС на подгруппы по проценту достижения МПКд. (табл. и диаграмма 3.6)
Так, в группе больных студентов не было случаев выхода на расчетный возрастной уровень МПК (у здоровых эта группа составляет 22% обследованных); группу, в которой МПК факт, составило 80-95% от расчетной величины составили 39% студентов с заболеваниями ЖКТ (47,3% - у здоровых); на уровень 70-80% от МІЖ д. вышли 35% больных и 28% здоровых студентов. МІЖ факт, на уровне 60-70% от расчетного значения МІЖ определялось в 26% случаев, что в 10 раз чаще, чем в группе здоровых (2,6%).
Показатели физической работоспособности рассчитывались для каждой из вьщеленных групп (по проценту достижения МІЖ должного) отдельно и представлены в таблице 3.7
При сравнении показателей физической работоспособности в группе больных студентов, достигших в работе 80-95% от МІЖ должного (табл. 3.8), достоверных различий между сравниваемыми показателями - Т раб, А общ/кг, МПК/кг, 02пр/А , 02Д/кг, 02Д/А - не было (р 0,05), что убедительно доказывает необоснованное снижение объема и интенсивности нагрузок при занятиях этой группы студентов с заболеваниями ЖКТ и ГБС в специальной медицинской группе, в то время, когда основные характеристики резервных возможностей сердечно-сосудистой и дыхательной систем соответствуют аналогичным параметрам здоровых студентов.
С разработанными критериями сравнивали не только показатели энергообеспечения предельной нагрузки, но и аналогичные показатели на каждой ступени выполненной работы. Все показатели газообмена число дыханий в минуту (RR), дыхательный объем (TV), кислородный пульс ((Spills), потребление кислорода (V02), потребление кислорода на 1 кг веса (VC /kg), вентиляция легких (VE), дыхательный коэффициент (R), вентиляционный эквивалент (VEO2), а также значения АД на каждой ступени нагрузки представлены в таблице 3.9. Ни по одному из сравниваемых показателей энергообеспечения достоверных различий не выявлено (коэфф. Стьюдента меньше 2,000), что еще раз доказывает адекватность реакции кардиореспираторной системы этой группы больных студентов не только при оценке предельной работоспособности, но и при адаптации к различным уровням нагрузки в ступенчатовозрастающем тесте. Полученные данные свидетельствуют о необоснованном ограничении двигательного режима у этой группы студентов с заболеваниями ЖКТ и ГБС в специальной медицинской группе и о возможности выбора более интенсивных нагрузок для занятий оздоровительной физической культурой.
Динамика показателей спироэргометрии у студентов основной подгруппы под влиянием курса физических тренировок
Студенты основной подгруппы в течение 2,5 месяцев после первичного тестирования занимались по предложенной методике физических тренировок (велоэргометрические тренировки + специальная ЛГ). Студенты контрольной группы занимались физкультурой по программе ВУЗа. После окончания курса занятий по предложенной методике проведено повторное спироэргометрическое тестирование, результаты которого приведены в таблице 3.16и3.17с диаграммой).
Существенной динамики в показателях кислородного обеспечения нагрузки в контрольной группе через 2,5 месяца по сравнению с предыдущим тестированием выявлено не было (р 0,05).
У студентов основной подгруппы после курса физических тренировок по предложенной методике была выявлена отчетливая положительная динамика в показателях кислородного обеспечения нагрузки, выражающаяся коррекцией нарушений и ростом физической работоспособности, увеличением аэробной производительности организма, экономизацией функционирования сердечно-сосудистой и дыхательной систем (табл. 3.17 с диаграммой).
В основной подгруппе наряду с повышением общей физической работоспособности по показателям времени работы (Т), объема выполненной работы (А общ./кг) отмечался рост аэробной производительности организма: МПК/кг увеличился с 28,8+1,2 мл/кг до 37,2+2,1 мл/кг под влиянием ФТ (р 0,05) , достоверно отличаясь от аналогичного показателя в контрольной подгруппе 30,4+2,3 мл/кг (р 0,05). В ответ на большую выполненную работу не произошло увеличения ЧСС макс, в основной подгруппе, что можно расценить как более экономичную работу сердца и увеличение ударного объема. Это подтверждается ростом максимального кислородного пульса как по сравнению с предыдущим тестированием в основной подгруппе - 13,9+0,5 и 17,9+1,3 мл/уд , так и по сравнению с контрольной подгруппой 15,6+1,3 мл/уд (р 0,05). Не произошло значительного увеличения максимальной легочной вентиляции (р 0,05), что наряду с ростом потребления кислорода привело к снижению вентиляционного эквивалента по сравнению с предыдущим тестированием 29,7+1,4 и 33,5+2,1 в основной подгруппе. УЕ02 в основной подгруппе через 2,5 месяца от начала тренировок достоверно ниже VE02 в контрольной , что также свидетельствует о более высокой эффективности легочной вентиляции под влиянием проведенных ФТ. Это положение согласовывается с достоверным снижением кислородной стоимости 1 кгм работы - 1,78+0,12 мл/кгм по сравнению с предыдущим тестированием в основной подгруппе 1,92+0,11 мл/кгм (р 0,05) и аналогичным показателем в контрольной подгруппе, где 02і/А составил 1,90+0,10 при повторном тестировании. При недостоверном снижении 02Д/кг в основной и контрольных подгруппах отмечалось снижение скорости его нарастания - 0,424+0.18 мл/кгм до начала ФТ в основной подгруппе и 0,350+0,02 мл/кгм после курса ФТ, в то время как в контрольной подгруппе динамики этого показателя не выявлено 0,465+0,01 и 0,435+0,02 мл/кгм.
Изменились характеристики ПАНО: время с 8,48+1,3 мин увеличилось до 11,6+0.7 мин в основной подгруппе и осталось на прежнем уровне в контрольной (р 0,05); под влиянием ФТ в основной подгруппе повысилась интенсивность ПАНО с 64,6+1,2% до 74,7+0,8%, превышая аналогичный показатель в контрольной подгруппе при повторном тестировании, что свидетельствует о выполнении большего объема работы в аэробном режиме.
Выявленная динамика в показателях энергообеспечения указывает на рост физической работоспособности на фоне изменения соотношения в механизмах энергообеспечения, выражающегося в росте аэробной производительности организма; экономизацию функционирования системы транспорта кислорода (снижение кислородной стоимости 1 кгм работы, рост максимального кислородного пульса); более экономичную легочную вентиляцию -снижение вентиляционного эквивалента), в то время как в контрольной группе этих положительных сдвигов не было.
Существенная положительная динамика в показателях энергообеспечения нашла отражение в распределении студентов основной подгруппы по проценту достижения МІЖ должного после курса ФТ (таблица 3.18). В результате положительных изменений в показателях энергообеспечения появилась группа студентов (14,7%), достигших и превысивших расчетную величину МІЖ. Процент студентов, вышедших на 80-90% от МПКд, увеличился с 5,5 до 39,4% по сравнению с первым тестированием. Существенно снизился процент нетренированных студентов (с 64,1 до 14.2%) , у которых МІЖ факт. = 60-70% от МІЖ д.
Для обоснования выбора более интенсивного двигательного режима и увеличения объема физических нагрузок у студентов,. вышедших на уровень 80-90% от должного МІЖ после проведенного курса ФТ, показатели их физической работоспособности были сопоставлены с критериями энергообеспечения (табл. 3.19)
При сравнении показателей физической работоспособности основной подгруппы студентов, достигших в работе 80-95% от МІЖ должного после курса ФТ, с критериями энергообеспечения, достоверных различий между сравниваемыми показателями - Т раб, А общ/кг, МПК/кг, 02пр/А , 02Д/кг, 02Д/А - не было (р 0,05), что убедительно доказывает возможность выбора более интенсивных нагрузок в их индивидуальных программах тренировок.
При переводе студентов с заболеваниями ЖКТ и ГБС в стадии ремиссии из специальной в основную группу на основании проведенного спироэргометрического тестирования с обоснованием возможности выполнения заданного объема нагрузки (при достижении в тесте МПК фактического на уровне 80-95% от МПК должного) было предусмотрено освобождение этих студентов от соревновательных нагрузок и сдачи норм.
После окончания курса ФТ студентам с заболеваниями ЖКТ и ГБС было предложено продолжать тренировки аэробной направленности; даны рекомендации по диапазону тренировочного пульса, объему и интенсивности нагрузок, которые рекомендовано использовать в дальнейшем.
Таким образом, велоэргометрические тренировки аэробной направленности в сочетании с ЛГ по предложенной методике привели к росту физической работоспособности и коррекции ее нарушений у студентов с заболеваниями ЖКТ и ГБС в стадии ремиссии. Проведенный курс ФТ способствовал восстановлению нарушенного соотношения аэробных и анаэробных механизмов энергообеспечения физической нагрузки и экономизации функционирования сердечнососудистой и дыхательных систем.
Предложенная методика ФТ оказала положительное воздействие и на психоэмоциональный статус обследованных студентов: отмечена заинтересованность в результатах тестирования и оценке функционального состояния организма, повышена мотивация к занятиям физической культурой и здоровому образу жизни.
