Содержание к диссертации
Введение
Глава 1
1.1. Особенности энергетического обеспечения мышечной деятельности у юных атлетов 9
1.2. Определение максимального потребления кислорода у юных спортсменов методом кардиореспираторного нагрузочного тестирования 21
Глава 2. Клинический материал и методы 33
2.1. Материал исследования 33
2.2. Методы исследования 35
2.2.1. Общиеклинические методы исследования 35
2.2.2. Специальные методы исследования 36
2.3. Методы статистической обработки 42
Глава 3. Результаты собственных исследований 46
Глава 4. Обсуждение полученных результатов 88
Заключение 108
Выводы 116
Практические рекомендации 118
Список иллюстративного материала 119
Список литературы 122
Список используемых сокращений 142
- Определение максимального потребления кислорода у юных спортсменов методом кардиореспираторного нагрузочного тестирования
- Методы исследования
- Специальные методы исследования
- Методы статистической обработки
Введение к работе
Актуальность темы исследования
Профилактика заболеваемости, устранение факторов риска постепенно выходят на первый план в работе педиатра [Мальцев СВ., 2010, Лукушкина Е.Ф., 2012]. В связи с высокой распространенностью факторов риска, связанных с образом жизни, в последние годы большое внимание уделяется работе по формированию социальных привычек, полезных для здоровья. Правильное питание, мотивация к высокой двигательной активности и прочие аспекты здорового образа жизни должны воспитываться с самого раннего возраста [Баранов А.А., 2006, 2012]. Особое внимание уделяется детям, занимающимся спортом, так как при интенсивных физических нагрузках играют важную роль возрастные и половые особенности становления системы энергообеспечения. Существенное психологическое давление на юных атлетов, раннее начало занятий спортом и использование чрезмерно интенсивных нагрузок определяет перед врачом основную задачу - сохранение здоровья детей, занимающихся спортом. [Балыкова Л.А. и соавт., 2014]. Чрезмерные нагрузки вызывают перенапряжение в функционировании многих органов и систем, ухудшение психологического состояния, снижение адаптационных возможностей, что влияет на интенсивность тренировочных нагрузок, которые юный спортсмен способен выполнить без ущерба для здоровья [Яковлева Л.В. и соавт, 2013]. При этом необходимо учитывать индивидуальные особенности роста и развития организма ребенка, что важно для сохранения его здоровья, предупреждения снижения работоспособности и дозирования физической нагрузки. Также необходимо тщательно подходить к вопросу системности и адекватности физических нагрузок во время тренировок, психосоматического благополучия юных спортсменов, так как для достижения наилучших результатов спортсмены, как правило, прибегают к усиленным нагрузкам [Ключников СО. и соавт., 2010].
Многими авторами установлено, что при воздействии интенсивной физической нагрузки процессы клеточного метаболизма претерпевают определенные изменения. В результате дефицита кислорода в клетках в процессе цикла трикарбоновых кислот происходит накопление промежуточных продуктов обмена свободных жирных кислот. Текущие процессы ведут к нарушению функции клетки, и, зачастую, к ее гибели. Выраженность этих процессов увеличивается по мере возрастания степени гипоксии тканейт Поэтому для профилактики ухудшения состояния здоровья и снижения работоспособности у детей необходим всесторонний подход к изучению энергообеспечения физической деятельности.
В детской практике в диагностике различных состояний особенно важно использование малоинвазивных и эффективных методов исследования процессов, происходящих под воздействием физической деятельности. Благодаря развитию профилактического и метаболического направления в медицине появилась возможность создания надежного диагностического инструментария, позволяющего оценивать нарушения клеточной энергетики [Сухоруков B.C., 2009, Мамедов И.С., 2008]. В числе этих методов важную роль играет оценка показателей обмена карнитина. С учетом вышесказанного становится очевидной актуальность определения особенностей обмена карнитина, изучения физической работоспособности у детей-спортсменов на основе применения современных методов исследования.
Цель исследования
Разработать прогностические критерии оценки физической работоспособности детей, занимающихся разными видами спорта, с помощью особенностей показателей обмена карнитина.
Задачи исследования
-
Изучить состояние карнитинового обмена по содержанию свободного карнитина и ацилкарнитинов у детей, занимающихся разными видами спорта.
-
Оценить возможности физической работоспособности у детей в зависимости от вида физической нагрузки с помощью кардиореспираторного нагрузочного тестирования.
-
Выявить наличие взаимосвязей между показателями обмена карнитина и физической работоспособности юных спортсменов.
-
Разработать критерии прогнозирования физической работоспособности в зависимости от показателей обмена карнитина для профилактики ухудшения состояния здоровья и снижения работоспособности.
Научная новизна исследования
Впервые представлены данные об особенностях обмена карнитина и физической работоспособности у детей, занимающихся разными видами физической нагрузки. У представителей циклических видов спорта содержание свободного карнитина достоверно выше, чем у детей, занимающихся игровыми видами. Соотношение связанный карнитин/свободный карнитин достоверно ниже у юных спортсменов, занимающихся
циклическими видами спорта, что свидетельствует о высоком митохондриальном потенциале.
Выявлена положительная корреляция между значением свободного карнитина и уровнем МІЖ. Прогностическая ценность показателя свободного карнитина для уровня максимального потребления кислорода составляет 20,9%.
Прогностическая значимость для уровня физической работоспособности при комплексной оценке показателей обмена карнитина (свободного карнитина) и композиционного состава тела (процентного содержания жировой массы) увеличивается до 36,8%.
Практическая значимость работы
Выявлено, что оценка показателей обмена карнитина позволяет прогнозировать степень физической работоспособности спортсменов, занимающихся различными видами спорта.
Установлено, что показатели обмена карнитина, композиционного состава тела, а также уровень МІЖ, имеют прогностическую ценность при оценке физической работоспособности юных спортсменов.
Положения, выносимые на защиту
-
Снижение уровня МПК сопровождается низким содержанием свободного карнитина. Вклад свободного карнитина в дисперсию показателя абсолютного МПК составляет 20,9%.
-
При изучении физической работоспособности для оценки прогностической значимости показателей необходимо учитывать комплекс факторов: состояние карнитинового обмена (содержание свободного карнитина) и композиционного состава тела (процент содержания жировой массы). Вклад в дисперсию уровня относительного МПК двух показателей составляет 36,8%.
-
Фактором риска снижения работоспособности у юных спортсменов является низкое содержание свободного карнитина, а также высокий уровень индекса связанный карнитин/свободный карнитин.
Внедрение работы
Основные положения и выводы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры госпитальной педиатрии с курсами поликлинической педиатрии и последипломного образования ГБОУ ВПО Казанский ГМУ Минздрава РФ.
Предложенные методы исследования уровня работоспособности юных спортсменов используются в работе ГАУЗ Республиканский центр медицинской профилактики. Разработанные прогностические модели используются при изучении особенностей становления системы энергообеспечения у детей в разные возрастные периоды.
Апробация работы
Результаты работы доложены и обсуждены на 18 ежегодной конференции European college of sport sciences [Барселона, 2013]; IX, XI Региональной научно-практической конференции «Педиатрия и детская хирургия в Приволжском федеральном округе» [Казань, 2012, 2014]; XIII Российском конгрессе «Инновационные технологии в педиатрии и детской хирургии» [Москва, 2014];1, Пмеждународной научно-практической конференции «Физиологические основы и педагогические технологии адаптации к разным по величине физическим нагрузкам» [Казань, 2012, 2014]; «Первой научно-практической конференции Медицинское обеспечение спорта высших достижений» [Москва, 2014]; республиканской научно-практической конференции «Актуальные вопросы профилактической медицины и обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения» [Казань, 2015], научно-практической конференции с международным участием «Спортивное питание и спортивная медицина» [Москва, 2015].
Публикации
По теме работы было опубликовано 25 печатных работ, в том числе 6 в журналах, рекомендованных в перечне ВАК, глава в монографии в соавторстве.
Личный вклад автора
Разработка критериев включения детей в исследование, клиническое наблюдение детей, участвовавших в исследовании, разработка анкет, подготовка к кардиореспираторному нагрузочному тестированию, биоимпедансметрия проведены автором лично. Диссертантом проведен обзор отечественной и зарубежной литературы по изучаемой проблеме. Автором самостоятельно проведен набор первичных данных, разделение исследуемых по группам, выкопировка данных из медицинской документации, проведен анализ и статистическая обработка полученных данных.
Структура и объем работы
Определение максимального потребления кислорода у юных спортсменов методом кардиореспираторного нагрузочного тестирования
В современных условиях активного роста популярности детско-юношеского спорта, спорта высших достижений становится очень актуальным вопрос специализации детей и подростков в спорте, медицинского сопровождения, разработки адекватного тренировочного процесса, соревновательной деятельности и восстановления спортсмена [12, 20, 44, 71]. Успехи спортсменов на самом высоком уровне (олимпийских играх, чемпионатах мира) определяются совершенством организации детского и юношеского спорта. В целях сохранения здоровья юных атлетов на самых ранних этапах тренировок необходимо уделять много внимания медицинскому обеспечению детско-юношеского спорта [63]. Этот процесс представляет особый интерес, так как в различные возрастные периоды организм ребенка проходит процесс становления и имеет анатомо-физиологические особенности. На физическое и психосоциальное здоровье подростков оказывают влияние множество внешних факторов [34, 68, 74]. Медико-биологическое обеспечение подготовки юных спортсменов является отдельной специфической частью медицинской науки и практики [44, 71]. Данная область медицины включает в себя определение состояния здоровья и физического развития атлетов, а также диагностику, лечение и профилактику заболеваний и повреждений, связанных с занятиями физкультурой и спортом. Основной целью медико-биологического обеспечения детско-юношеского спорта является гармоничное развитие ребенка в рамках выбранного вида спорта с учетом его возрастных особенностей, функциональных возможностей, физического развития, в том числе полового созревания [17, 38, 44]. В этом должны быть заинтересованы тренеры, врачи-педиатры, спортивные врачи. Особое значение должно придаваться анализу динамики физического развития, особенностям функционирования ведущих систем организма, в том числе опорно-двигательной. Врач совместно с тренером должен участвовать в медико-биологическом отборе в конкретные виды спорта, а также в организации тренировочного и восстановительного процессов с учетом специфики выполняемых упражнений. Медико-биологическая подготовка спортсмена является неотъемлемой частью как тренировочного, так и соревновательного процесса. Поэтому важным разделом спортивной медицины, как клинической дисциплины, является оценка функционального состояния спортсмена - тренированности. Решение этой задачи помогает врачу, тренеру и самому спорстмену наметить наиболее рациональные пути совершенствования спортивного мастерства [39, 64, 74].
К сожалению, в детско-юношеском спорте существует ряд проблем, связанных с желанием достичь наивысших результатов в течение короткого периода времени. Очень раннее начало специализации детей (в возрасте 4-5 лет начинается отбор детей в таких видах спорта, как гимнастика, фигурное катание), желание тренеров и даже родителей получить результат нередко приводит к истощению резервов детского организма, росту травматизма среди юных атлетов, ухудшению состояния здоровья ребенка [9, 11, 44, 48]. Попытка достичь успеха любым способом зачастую приводит к тому, что в процессе подготовки юных спортсменов начинают использовать различные фармакологические препараты и другие методы, относящиеся к допингу. Неадекватные нагрузки, которым подвергается ребенок, рост объема и интенсивности тренировок отрицательно сказываются на функциональном состоянии и здоровье спортсменов задерживают физическое и половое развитие ребенка в силу физиологических особенностей организма [9, 15, 63, 71, 84]. Своевременное выявление факторов, отрицательно сказывающихся и ограничивающих физическую деятельность, умение устранять эти факторы и адекватное применение средств коррекции помогают достичь высоких результатов в спорте и сохранить здоровье спортсмена. Применение различных способов таких как, физическое воздействие, фармакологические средства позволяют повышать работоспособность и способность к быстрому восстановлению ресурсов организма спортсмена после интенсивной физической нагрузки. При использовании различных средств, воздействующих на механизмы энергообеспечения необходимо учитывать индивидуальные особенности организма каждого спортсмена, его спортивные достижения и квалификацию. Неправильное использование этих приемов может оказаться малоэффективным или отрицательно повлиять на здоровье спортсмена [4, 26, 39, 113]. Вопросы адаптации юных спортсменов к физической нагрузке и другим стрессовым ситуациям, повышения работоспособности и скорейшего восстановления организма после нагрузки привлекают внимание специалистов [18]. Важнейшим механизмом, определяющим эти процессы, является продуцирование энергии в клетках. При воздействии на организм спортсмена интенсивной физической нагрузки течение метаболических процессов претерпевает определенные изменения. В организме процессы энергообмена осуществляются за счет универсальных органелл — митохондрий [9, 47, 72, 73, 117, 153]. Основной путь ресинтеза АТФ – окислительное фосфорилирование с использованием углеводов и липидов в качестве энергетического субстрата [66]. В последние годы теория ремоделлирования стала вытеснять представления о митохондриях, как о статичных субстанциях. Так, при определенных условиях митохондрии способны образовывать конгломераты или претерпевать процесс деления, сохраняя при этом общую наружную мембрану [44, 59, 171, 177]. Особое значение в последние годы приобретает понятие митохондриальная патология [73, 81]. Согласно литературным данным, выделяют морфологические, биохимические критерии (цитохимические признаки угнетения активности ферментов СДГ, -ГФДГ, ЛДГ, снижение уровня карнитина в крови) и клинические симптомы митохондриальной недостаточности (низкая толерантность к физическим нагрузкам, быстрая утомляемость) [72, 73]. Несмотря на то, что окислительная способность мышц определяется количеством митохондрий и активностью окислительных ферментов в них, клеточный метаболизм, в конечном счете, зависит от адекватности снабжения клеток в тканях кислородом [9, 52, 72, 73, 81, 149]. В результате дефицита кислорода в клетках в процессе цикла трикарбоновых кислот [рисунок 1.1] происходит накопление промежуточных продуктов обмена свободных жирных кислот – ацилкарнитина, ацил–КоА, НАДН, угнетается пируватдегидрогеназа, соответственно, возможность утилизации пирувата устраняется, в результате чего он практически полностью превращается в лактат.
Методы исследования
Измерение максимального потребления кислорода производилось прямым методом. Основным принципом тестирования является использование нагрузок, вызывающих максимальную мобилизацию системы кислородного обеспечения организма, например, с помощью велоэргометра. При кардиореспираторном нагрузочном тестировании использовались нагрузки возрастающей мощности «до отказа» на велоэргометре eBike (Германия). Величина нагрузки на первой ступени составляла 60 Вт (длительность 3 мин) и увеличивалась на 15 Вт на последующих ступенях (с периодичностью 1 мин). Непосредственно в процессе выполнения теста регистрировался показатель максимального потребления кислорода. По правилам тестирование мощность нагрузки повышается до тех пор, пока испытуемый в состоянии продолжать педалирование с оптимальной скоростью (60-70 педалирований в минуту). Непосредственно для определения величины максимального потребления кислорода во время проведения тестов производится анализ выдыхаемого через рот воздуха с помощью автоматического газоанализатора ADInstruments «PowerLab» РТК 14. Автоматические анализаторы позволяют непрерывно регистрировать концентрацию кислорода и углекислого газа в выдыхаемом воздухе, дыхательный коэффициент в состоянии покоя, непосредственно во время нагрузки и в восстановительном периоде. Тест проводился через 2-3 часа после приема пищи, в первой половине дня, при условии отсутствия интенсивных, продолжительных тренировок за 12 часов до исследования.
Определение композиционного состава тела, в частности измерение количества жировой, мышечной массы, оценка висцерального жира, а также их процентное соотношение. Исследование проводилось с помощью аппарата TANITA ВC-543 (Япония). Принцип работы анализатора основан на измерении сопротивления различных тканей организма электрическому току – биоимпеданса, по которому количественно оцениваются компоненты тела. Измерения проводятся путем прохождения тока частотой менее 50 КГц через тело человека. В этой системе два электрода вмонтированы в платформу точных электронных весов. Измерения проводятся стоя, при контакте электродов с босыми ступнями. Для максимальной точности результатов исследуемым спортсменам и ученикам школы было рекомендовано соблюдение ряда правил. Исследование проводилось в утренние часы, не раньше, чем через 3 часа после пробуждения и принятия пищи, до выполнения тяжелых физических упражнений при минимальном количестве одежды. Также во время исследования не разрешалось разговаривать и двигаться. Полученные результаты измерялись в следующих единицах: вес – кг, мышечная, костная масса - кг, количество жировой ткани - %.
Материалы исследования были подвергнуты статистической обработке с использованием методов параметрического и непараметрического анализа в соответствии с результатами проверки сравниваемых совокупностей на нормальность распределения (Гланц С., 1999; Петри А. и соавт., 2003; Плавинский С.Л., 2005; Зайцев В.М. и соавт., 2006; Медик В.А. и соавт., 2007). Накопление, корректировка, систематизация исходной информации и визуализация полученных результатов осуществлялись в электронных таблицах Microsoft Office Excel 2007. Статистический анализ проводился с использованием программы IBM SPSS Statistics 20 (Наследов А.Д., 2011). Каждая из сравниваемых совокупностей показателей, измеренных в количественной шкале, оценивалась на предмет соответствия ее распределения закону нормального распределения. Для этого использовался критерий Шапиро-Уилка, рекомендуемый при числе исследуемых менее 60. В случае подтвержденного нормального распределения совокупностей способом оценки статистической значимости различий между ними служил t-критерий Стьюдента. В случаях, когда распределение хотя бы одной из совокупностей не являлось нормальным, для сравнения использовались методы непараметрического анализа с применением U-критерия Манна-Уитни.
При сравнении средних величин в нормально распределенных совокупностях t-критерий Стьюдента рассчитывался по следующей формуле (2.1): где: М1 и М2 – сравниваемые средние величины, m1 и m2 – средние ошибки средних величин, соответственно.
Полученные значения t-критерия Стьюдента оценивались путем сравнения с критическими значениями, указанными в соответствующих справочных таблицах. Различия показателей считались статистически значимыми при уровне значимости p 0,05. U-критерий Манна-Уитни использовался для сравнения независимых совокупностей в случаях отсутствия признаков нормального распределения данных. Для этого составляли единый ранжированный ряд из обеих сопоставляемых выборок, расставив их элементы по степени нарастания признака и приписав меньшему значению меньший ранг. Затем разделяли единый ранжированный ряд на два, состоящие соответственно из единиц первой и второй выборок, в каждом из которых отдельно подсчитывали сумму рангов. После этого рассчитывали значение U-критерия Манна-Уитни по формуле (2.2): , (2.2) где n1 – количество элементов в первой выборке, n2 – количество элементов во второй выборке, nx – количество элементов в большей выборке, Tx – сумма рангов в большей выборке.
Рассчитанные значения U-критерия Манна-Уитни также оценивались путем сравнения с табличными данными: в том случае, если рассчитанное значение U-критерия Манна-Уитни было равно или меньше критического, признавалась статистическая значимость различий.
Статистическая значимость различий между группами в случае множественных сравнений оценивалась при помощи однофакторного дисперсионного анализа путем расчета критерия F Фишера по следующей формуле (2.3). , (2.3) где MSфакт – факторная дисперсия, MSост – остаточная дисперсия.
Если рассчитанное значение Fнабл. оказывалось больше Fкр., то делался вывод о статистической значимости различий между группами с определенной вероятностью безошибочного прогноза p. В случае обнаружения статистически значимых различий между группами, дополнительно проводилось парное сравнение совокупностей при помощи апостериорного критерия Тьюки.
Для оценки связи между исследуемыми параметрами, имеющими количественное выражение, использовался метод линейной регрессии, который сводится к нахождению уравнения следующего вида (2.4): y = a + bx, (2.4) где y – результативный количественный признак, x – значение фактора, a – константа, b – коэффициент регрессии, показывающий среднее изменение результата y с изменением фактора x на одну единицу.
Полученные регрессионные модели позволяют по заданным значениям фактора x находить теоретические значения результативного признака y. В качестве показателя тесноты связи использовался линейный коэффициент корреляции Пирсона Rxy, который рассчитывается по следующей формуле (2.5):
Специальные методы исследования
Согласно полученным результатам, различия как абсолютного, так и относительного показателя МПК между сравниваемыми группами были статистически значимыми (p 0,001). При сравнении абсолютного показателя МПК между группами, было выявлено, что у пловцов уровень МПК выше, чем у хоккеистов и группы контроля при р 0,001. При изучении относительного показателя МПК, рассчитанного в зависимости от массы тела, было также установлено, что у пловцов уровень МПК существенно выше, чем у хоккеистов и группы контроля (р 0,001).
Полученные данные объясняются спецификой выполняемой нагрузки, а также гендерными различиями в исследуемых группах. Известно, что абсолютные показатели МПК у мальчиков достигают своих максимальных величин при наступлении возраста 15 лет.
Среди девочек – представителей хоккея на траве были выявлены следующие показатели. Уровень абсолютного МПК варьировал от 1,37 до 2,67 л/мин, среднее значение 2,17±0,07 л/мин. Относительный уровень МПК находился в пределах от 26,0 до 45,5 мл/мин/кг, в среднем 38,4±1,0 л/мин. У девочек, занимающихся плаванием, абсолютные показатели МПК варьировали от 2,54 до 2,60 л/мин, составляя в среднем 2,57±0,03 л/мин. Относительные показатели МПК составили 43,0-46,7 мл/мин/кг, среднее значение – 44,9±1,9 мл/мин/кг. В группе пловцов абсолютные показатели МПК находились в пределах от 3,68 до 4,87 л/мин, в среднем – 4,06±0,14 л/мин. Относительные показатели МПК в данной группе составляли от 56,1 до 65,4, в среднем 60,4±1,3 мл/кг/мин.
Показатели уровня абсолютного МПК в контрольной группе среди мальчиков составили от 2,33 до 2,93 л/мин (средний показатель 2,68±0,08 л/мин). Относительные показатели МПК находились в пределах 29,0-51,0 мл/мин/кг, среднее значение 40,0±2,8 мл/мин/кг. В ходе сопоставления уровней абсолютного и относительного МПК и состояния карнитинового обмена у юных спортсменов были выявлены значимые достоверные корреляционные связи между изучаемыми показателями. Так, зависимость абсолютного МПК от содержания свободного карнитина описывается уравнением регрессии (3.5) YМПК(а) = 1,01 + 0,05 XС0, (3.5) где YМПК(а) – абсолютное МПК (л/мин), XС0 – содержание свободного карнитина (мкмоль/л).
Коэффициент корреляции, характеризующий данную связь, составил 0,46, что по шкале Чеддока соответствует умеренной тесноте связи между показателями. Вклад уровня свободного карнитина в дисперсию показателя абсолютного МПК составляет 20,9%. Уровень статистической значимости выявленной корреляционной связи соответствует p 0,01. Графически регрессионная функция (3.5) представлена на рисунке 3.9.
Также нами была оценена взаимосвязь относительного показателя МПК и содержания свободного карнитина, которая описывалась следующим уравнением (3.6). YМПК(о) = 27,44 + 0,52 XС0, (3.6) где YМПК(о) – относительное МПК (мл/мин/кг), XС0 – содержание свободного карнитина (мкмоль/л).
Коэффициент корреляции, характеризующий данную связь, составил 0,36, что по шкале Чеддока соответствует умеренной тесноте связи между показателями. Вклад уровня свободного карнитина в дисперсию показателя относительного МПК составляет 12,6%. Уровень статистической значимости выявленной корреляционной связи соответствует p 0,05. Графически регрессионная функция (3.6) представлена на рисунке 3.10. МПК (мл/мин/кг) от содержания свободного карнитина в организме (мкмоль/л).
Наблюдаемые статистически значимые положительные корреляционные связи между уровнем абсолютного и относительного МПК и свободным карнитином могут говорить о большей аэробной работоспособности у спортсменов с высоким содержанием свободного карнитина, так как достаточное его количество обеспечивает адекватное течение процессов клеточного энергообмена и, в первую очередь, тканевого дыхания.
Дополнительно была проведена оценка зависимости относительного МПК от процентного содержания жира в организме. Наблюдаемая взаимосвязь описывается следующим уравнением регрессии (3.7). YМПК(о) = 60,7 – 0,92 XЖМТ, (3.7) где YМПК(о) – относительное МПК (мл/мин/кг), XЖМТ – процентное содержание жира в организме (%).
Коэффициент корреляции, характеризующий связь относительного МПК с жировой массой тела, составил 0,45, что по шкале Чеддока соответствует умеренной тесноте связи между показателями. Вклад процентного содержания жира в дисперсию показателя относительного МПК составляет 20,5%. Уровень статистической значимости выявленной корреляционной связи составил p 0,01. Графически регрессионная функция (3.7) представлена на рисунке 3.11.
С целью комплексной оценки влияния изученных факторов на величину относительного МПК, нами был использован метод множественной линейной регрессии. В результате отбора наиболее значимых переменных была получена следующая регрессионная модель (3.8).
YМПК(о) = 43,389 – 1,003 XЖМТ + 0,592 XС0, (3.8) где YМПК(о) – относительное МПК (мл/мин/кг), XЖМТ – процентное содержание жира в организме (%), XС0 – содержание свободного карнитина (мкмоль/л).
Значения коэффициентов регрессии свидетельствуют о наличии прямой взаимосвязи относительного МПК с содержанием свободного карнитина (0,592) и обратной взаимосвязи с жировой массой тела (-1,003).
Коэффициент корреляции, характеризующий связь относительного МПК с жировой массой тела и содержанием свободного карнитина, составил 0,61, что по шкале Чеддока соответствует заметной тесноте связи между показателями. Полученная модель (3.8) определяет дисперсию показателя относительного МПК составляет 36,8%. Уровень статистической значимости выявленной корреляционной связи составил p 0,01.
Оценка значимости изученных в нашей работе факторов при анализе показателей работоспособности спортсменов была проведена на примере представителей всех трех групп.
Спортсменка М., специализирующаяся в хоккее на траве. Спортсменка М., 1999 года рождения (на момент обследования 15 лет). Был изучен анамнез жизни данной спортсменки. Из перенесенных заболеваний отмечена ОРВИ 3 раза в год. Наследственный и аллергологический анамнез не отягощены. Данные о состоянии здоровья атлета вносятся во врачебно-контрольную карту диспансерного наблюдения спортсмена РЦМП. При изучении антропометрических показателей отмечено гармоничное развитие атлета, вес – 68 кг, рост 172 см, индекс массы тела – 22,98. При проведении функциональных проб: реакция сердечно-сосудистой системы по нормотоническому типу, восстановление полное, своевременное. В общем анализе крови и мочи изменений обнаружено не было. Данные ЭКГ: синусовый ритм с ЧСС 53 уд/мин, вертикальное положение электрической оси сердца. При проведении УЗИ внутренних органов патологических изменений не выявлено. После осмотра офтальмолога был выставлен диагноз миопия слабой степени. Спортивный стаж атлета составляет 5 лет, спортивное звание – 1 взрослый разряд с 2014 года. Игровое амплуа – полузащитник. Относительный показатель МПК данной спортсменки при весе 66 кг и содержании жировой массы в 18,6% составил 40,45 мл/мин/кг. Жизненная емкость легких при этом составила 3450 мл. Показатели карнитинового обмена у данной спортсменки: свободный карнитин – 22,095 мкмоль/л, связанный карнитин – 9,177 мкмоль/л, соотношение АК/С0 – 0,46. Данные карнитинового обмена спортсменки в целом ниже средних в изучаемой группе. Однако показатель связанный карнитин/свободный карнитин говорит об высоком митохондриальном потенциале. Это находит отражение и в относительно высоком уровне абсолютного МПК у данной спортсменки – 2,67 л/мин. Протокол исследования МПК представлен на рисунке 3.12.
При анализе анкеты данной спортсменки выяснено, что длительность и интенсивность круглогодичных тренировок составляет по 1,5-2 часа 6 раз в неделю, во время чего атлет проявляет самоконтроль. Субъективных проявлений утомляемости и перенапряжения нет, спортивных травм отмечено не было. В настоящее время свою тренированность отмечает как удовлетворительную. Участие в соревнованиях – 1 раз в месяц. Прием витаминных комплексов, энерготропных препаратов, БАД, как во время соревнований, так и во время тренировочного процесса отрицает. Питание спортсменки 3-4 раза в день, полноценное, разнообразное с достаточным количеством мяса, овощей и фруктов, молочных продуктов. Спортсменка 1 раз в месяц посещает заведения быстрого питания, однако практически ежедневно употребляет газированные напитки.
Методы статистической обработки
Работа выполнена на клинической базе кафедры госпитальной педиатрии с курсами поликлинической педиатрии и последипломного образования ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет» Минздрава России, ГАУЗ Республиканский центр медицинской профилактики», г. Казань. Определение основных показателей карнитинового обмена (уровня свободного карнитина, ацилкарнитинов, а также соотношения связанный карнитин/свободный карнитин) методом тандемной хромато-масс-спектрометрии проводилось на базе лаборатории молекулярной и биохимической диагностики НИКИ Педиатрии ГБОУ ВПО РНИМУ им. Пирогова Минздрава России, г. Москва (заведующий лабораторией – д.м.н., профессор Сухоруков В.С.). Биоимпедансметрия, кардиореспираторное нагрузочное тестирование проводилось на базе кафедры естественнонаучных и медико-биологических дисциплин (заведующий кафедрой – д.б.н., профессор Чинкин А.С.) ФГБОУ ВПО «Поволжская государственная академия физической культуры, спорта и туризма», г. Казань. Исследование проводилось с одобрения локального этического комитета и после получения добровольного информированного согласия. В исследование было включено 94 спортсмена в возрасте от 12 лет до 17 лет 11 месяцев. Занятия спортом – интенсивная физическая нагрузка не менее 12 часов в неделю в течение последних 6 (или более) месяцев. Спортсмены были разделены на 2 группы согласно «Олимпийской классификации видов спорта». Таким образом, в исследовании приняли участие представители спортивных игр (хоккей на траве) и циклических видов спорта (плавание). Контрольную группу составили 17 учеников лицея-интерната «IT Лицей Казанского (Приволжского) федерального университета», а также 21 ученик общеобразовательной школы №15 г. Казани. Занятия спортом – низкая нерегулярная физическая нагрузка. Уроки физического воспитания проводятся не более 3 раз в неделю, ученики дополнительно не посещают спортивные секции.
Результаты исследования получены на сертифицированном оборудовании. Накопление, корректировка, систематизация исходной информации и визуализация полученных результатов осуществлялись в электронных таблицах Microsoft Office Excel 2007. Статистический анализ проводился с использованием программы IBM SPSS Statistics 20 (Наследов А.Д., 2011). Материалы исследования были подвергнуты статистической обработке с использованием методов параметрического и непараметрического анализа в соответствии с результатами проверки сравниваемых совокупностей на нормальность распределения (Гланц С., 1999; Петри А. и соавт., 2003; Плавинский С.Л., 2005; Зайцев В.М. и соавт., 2006; Медик В.А. и соавт., 2007). Каждая из сравниваемых совокупностей показателей, измеренных в количественной шкале, оценивалась на предмет соответствия ее распределения закону нормального распределения. Для этого использовался критерий Шапиро-Уилка, рекомендуемый при числе исследуемых менее 60, что позволяет говорить о достоверности результатов при исследовании небольших групп. В случае подтвержденного нормального распределения совокупностей способом оценки статистической значимости различий между ними служил t-критерий Стьюдента. В случаях, когда распределение хотя бы одной из совокупностей не являлось нормальным, для сравнения использовались методы непараметрического анализа с применением U-критерия Манна-Уитни. Статистическая значимость различий между группами в случае множественных сравнений оценивалась при помощи однофакторного дисперсионного анализа путем расчета критерия F Фишера. Если рассчитанное значение Fнабл. оказывалось больше Fкр., то делался вывод о статистической значимости различий между группами с определенной вероятностью безошибочного прогноза p. В случае обнаружения статистически значимых различий между группами, дополнительно проводилось парное сравнение совокупностей при помощи апостериорного критерия Тьюки.
Для оценки связи между исследуемыми параметрами, имеющими количественное выражение, использовался метод линейной регрессии, который сводится к нахождению уравнения следующего вида (1): y = a + bx, (1) где y – результативный количественный признак, x – значение фактора, a – константа, b – коэффициент регрессии, показывающий среднее изменение результата y с изменением фактора x на одну единицу.
В качестве показателя тесноты связи использовался линейный коэффициент корреляции Пирсона Rxy, который рассчитывается по следующей формуле (2):
Для оценки качества подбора линейной функции рассчитывался квадрат линейного коэффициента корреляции R2, называемый коэффициентом детерминации. Коэффициент детерминации показывает, сколько процентов приходится на долю учтенных в модели факторов. Значения коэффициента корреляции Пирсона интерпретировались в соответствии со шкалой Чеддока.
Полученные данные приводятся в таблицах в виде М±m, где М –средняя величина, m – средняя ошибка средней величины.
В соответствии с поставленными задачами нами были изучены особенности карнитинового обмена у юных спортсменов, а также показатели аэробной выносливости (МПК) и проведен анализ корреляции полученных данных. Для выяснения особенностей карнитинового обмена методом тандемной хромато-масс-спектрометрии были исследованы следующие основные показатели: свободный карнитин, связанный карнитин (ацилкарнитины), а также индекс связанный карнитин/свободный карнитин (АК/С0). В ходе проведенного исследования состояния карнитинового обмена были отмечены некоторые особенности в зависимости от вида деятельности, а также половые различия. Было выяснено, что уровень свободного карнитина (С0) в группе детей, занимающихся спортивными играми оказался достоверно ниже, чем в группе детей, представителей циклических видов спорта (р 0,001), а самое низкое содержание свободного карнитина – в группе девочек, играющих в хоккей на траве. Таким образом, отмечены половые различия внутри группы с одинаковым типом физической нагрузки (р 0,01), что говорит о разной эффективности тканевого дыхания.
Коэффициент связанный карнитин/свободный карнитин используется для дополнительной оценки эффективности клеточной энергетики. При подсчете соотношения ацилкарнитинов и свободного карнитина, средние показатели данного индекса оказались достоверное выше (р 0,01) в группе хоккеистов, в частности, у мальчиков. По результатам исследования и их статистической обработки можно предположить, что большее содержание свободного карнитина у представителей циклических видов спорта (плавания, требующим большей выносливости и аэробной работоспособности) по сравнению с группой детей, занимающихся спортивными играми (р 0,05), является отражением более эффективного клеточного энергообмена у представителей этого вида спорта. Высокое содержание свободного карнитина (40,57±2,5 мкмоль/л) и низкий индекс АК/С0 (0,27±0,01) у мальчиков контрольной группы, вероятно, связано с путями образования АТФ. При любой мышечной работе функционируют три пути ресинтеза АТФ, но включаются они последовательно. В первые секунды работы ресинтез АТФ идет за счет креатинфосфатной реакции, затем включается гликолиз и, наконец, по мере продолжения работы на смену гликолизу приходит тканевое дыхание. Отсутствие интенсивной физической нагрузки у исследуемых школьников не требует от организма ребенка высоких энергетических затрат, что позволяет процессу тканевого дыхания функционировать менее эффективно. При выполнении интенсивной физической нагрузки требуются высокие показатели аэробной работоспособности. Так как мерой аэробной мощности организма является максимальное потребление кислорода, нами был изучен этот показатель. При этом выяснено, что у представителей плавания уровень МПК достоверно выше, чем у хоккеистов и детей, не занимающихся спортом (при р 0,001). При изучении относительного показателя МПК (то есть его зависимости от массы тела) выяснено: у пловцов уровень МПК выше, чем у хоккеистов и группы контроля при р 0,001. Полученные данные говорят о высокой аэробной работоспособности пловцов по сравнению с хоккеистами.
В ходе исследования также намечены значимые положительные достоверные корреляционные связи между уровнем абсолютного МПК и общим (r=0,55, р 0,001) и свободным карнитином (r=0,60, р 0,001). Полученные данные могут говорить о большей аэробной работоспособности у спортсменов с высоким содержанием свободного карнитина, так как достаточное его количество обеспечивает адекватное течение процессов клеточного энергообмена.