Особенности регуляции сердечного ритма у физически тренированных и нетренированных юношей в условиях физической нагрузки Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

УДК 612.176.4

ОСОБЕННОСТИ РЕГУЛЯЦИИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА У ФИЗИЧЕСКИ ТРЕНИРОВАННЫХ И НЕТРЕНИРОВАННЫХ ЮНОШЕЙ В УСЛОВИЯХ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

© О.М. Идрис, А.Ю. Золотухина, С.Н. Симонов

Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма; механизмы регуляции сердца; адаптация сердечнососудистой системы к физической нагрузке.

Выявлены особенности регуляции деятельности сердца у юношей, не занимающихся спортом, и спортсменов. Показан разный уровень адаптации сердечно-сосудистой системы к аэробной нагрузке и степень напряжения регуляторных механизмов сердца в период восстановления.

Регулярные физические нагрузки, особенно аэробной направленности, оказывают благотворное влияние на адаптационные возможности сердечно-сосудистой системы и расширение функциональных резервов организма человека [1-2]. Анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) позволяет получить достоверную информацию о напряжении механизмов регуляции деятельности сердца и, таким образом, оценить резервные возможности организма и влияние уровня тренированности на адаптацию кардио-васкулярной системы к предложенным нагрузочным пробам [3-6].

Исследование было направлено на изучение особенностей вариабельности ритма сердца под влиянием физической нагрузки у юношей - спортсменов и не-спортсменов.

Для сравнения характера изменений под воздействием дозированной физической нагрузки и без нее были проведены экспериментальные исследования, в которых приняла участие группа студентов-спортсменов, а также студенты, не занимающиеся спортом.

Кардиоинтервалограмму регистрировали в спокойном состоянии на протяжении 5 мин. с использованием аппаратно-программного реографического комплекса «Мицар-РЕО» (производство ООО «Мицар», Санкт-Петербург). Затем испытуемыми выполнялась циклическая нагрузка на велотренажере «Епе^ее» в течение 10 мин. в одном ритме и с одинаковой скоростью (20 км/ч). После нагрузочной пробы юношам предлагался отдых в течение 5 мин., далее проводилась повторная регистрация ритмограммы.

Для оценки вариабельности ритма сердца использовались следующие показатели [7-10]: SDNN - суммарный показатель вариабельности величин интервалов за весь рассматриваемый период; RMSSD -показатель активности парасимпатического звена вегетативной регуляции; мода (Мо), амплитуда моды (АМо), индекс напряжения (ИН), мощность очень низких (УЬЕ), низких (ЬЕ) и высоких (ИГ) частот вариабельности ритма сердца. Также рассчитывался вегетативный баланс (ЬЕ/ИР) и индекс централизации ИЦ = = (УЬЕ + ЬЕ)/ИЕ как интегральный показатель, отражающий доминирование центральных и симпатических влияний над автономным контуром регуляции деятельности сердца.

В ходе проведенного исследования были получены следующие результаты. На рис. 1 изображен график динамики ЧСС у юношей до и после физической нагрузки (спустя 5 мин. после выполнения).

В исходном состоянии в обеих группах пульс различался незначительно - 62,14 ± 8,65 уд./мин. у спортсменов и 65 ± 16,77 уд./мин. у неспортсменов. Однако после нагрузочной пробы он возрос до 71,43 ± 11,43 уд./мин. и 95,29 ± 17,3 уд./мин., соответственно, причем разница в динамике была достоверной в группе юношей, не занимающихся спортом.

На рис. 2 представлена динамика показателя SDNN, отражающего суммарную вариабельность величин интервалов за весь рассматриваемый период, которая свидетельствует о достоверном снижении роли автономного контура в регуляции деятельности сердца у неспортсменов после физической нагрузки.

В среднем в этой группе он уменьшился с 58,1 ± + 26,88 до 20,99 ± 16,81. В то же время студенты-спортсмены характеризовались значительным его повышением с 79,34 ± 51,85 до 93,09 ± 60,95, что говорит об усилении парасимпатического тонуса в сердечной регуляции после 5-минутного отдыха у испытуемых данной группы.

Математический анализ вариабельности сердечного ритма также выявил соответствующие изменения показателей Мо и АМо у не занимающихся спортом сту-

Рис. 1. Динамика ЧСС в группе спортсменов и неспортсменов. Здесь и далее * - результаты достоверны с точностью

р < 0,5

2891

Рис. 2. Динамика SDNN в А % в группе спортсменов и неспортсменов

дентов и у профессиональных спортсменов: в первой группе Мо достоверно уменьшилась с 0,95 ± 0,26 до 0,64 ± 0,15 мс, а АМо достоверно повысилась с 46,73 ± + 15,9 до 74,43 %; во второй группе статистически значимых изменений анализируемых показателей выявлено не было. Кроме того, наблюдалась разнонаправленная динамика ИН, свидетельствующая о различной степени напряжения регуляторных механизмов регуляции сердца у испытуемых разной степени адаптации к аэробным нагрузкам. На рис. 3 представлены изменения ИН у юношей двух анализируемых групп.

У спортсменов анализируемый показатель практически не изменился, а у не занимающихся спортом юношей он достоверно увеличился с 103,19 ± 102,1 до 1032,27 ± 961,77, что свидетельствует о перенапряжении симпатического тонуса в механизмах регуляции деятельности сердца даже спустя 5 мин. после окончания нагрузочной пробы.

Спектральный анализ ВСР выявил следующие закономерности в изменениях волновой структуры (рис. 4).

Показано, что у неспортсменов выявлено достоверное снижение мощности в диапазонах VLF - с 310,29 ± + 277,19 до 86,14 ± 106,73; LF - с 449,86 ± 378,61 до 156,29 ± 234,55 и HF - с 479,43 ± 486,71 до 40,14 ± + 69,61, тогда как в группе спортсменов наблюдается тенденция к их увеличению. Анализ производных

спектральных показателей, таких как вегетативный баланс ЬЕ/НЕ и индекс централизации ВСР, позволил более точно оценить изменения в механизмах регуляции сердечного ритма.

На рис. 5 представлена динамика вегетативного баланса, свидетельствующая о статистически значимом повышении симпатического тонуса в группе студентов, не занимающихся спортом.

У этих испытуемых наблюдались высокие симпатические влияния в регуляции деятельности сердца спустя 5 мин. после окончания физической нагрузки, величина вегетативногго баланса составила, соответственно, 2,24 ± 2,23 в исходном состоянии и 8,69 ± 5,94 после велоэргометрии. В группе спортсменов этот показатель составил 2,87 ± 3,51 и 3,8 ± 4,49, соответственно, и статистически значимого увеличения симпатического тонуса выявлено не было.

Анализ ИЦ позволил оценить уровень централизации в регуляции сердечной деятельности (рис. 6).

Было установлено достоверное увеличение напряжения механизмов сердечной деятельности после физической нагрузочной пробы в группе юношей, не занимающихся спортом (ИЦ повысился с 3,84 ± 3,67 до 19,95 ± 15,36). В то же время студенты-спортсмены характеризовались незначительным повышением этого показателя по сравнению с первой группой (ИЦ составил в исходном состоянии 4,07 ± 3,99, а после велоэр-гометрии - 4,01 ± 4,07).

У.е

1200

1000

600

400

200 -г'

'

z'

■ ИНдо

Спортсмены Неспортсмены

Рис. 3. Динамика ИН в группе спортсменов и неспортсменов

Рис. 4. Динамика волновых характеристик спектра плотности и мощности сердечного ритма в группе спортсменов и неспортсменов

2892

Рис. 5. Динамика вегетативного баланса в группе спортсменов и неспортсменов

В качестве подтверждения групповых изменений ниже приведены индивидуальные характеристики ВСР испытуемых. На рис. 7 представлены гистограмма, сктерограмма и спектр плотности и мощности испытуемого К., не занимающегося спортом. Видно, что гистограмма после физической нагрузки смещена влево, что свидетельствует об уменьшении Мо и увеличении АМо в условиях значительного усиления симпатического тонуса. Облако Лоренса распределения кардиоинтервалов после велоэргометрии сократилось и сместилось влево, общая спектральная мощность также снизилась, что подтверждает уменьшение вариабельности сердечного ритма и усиление напряжения в регуляции ритма сердца.

Напротив, испытуемый М. из группы спортсменов характеризовался противоположной динамикой анализируемых показателей (рис. 8). Спустя 5 мин. после

нагрузки амплитуда гистограммы снизилась, а основание стало более широким, что свидетельствует об увеличении Мо и снижении АМо в условиях повышения парасимпатического тонуса. Наблюдается увеличение облака Лоренса и приближение его формы к кругу, что также является признаком преобладания в регуляции сердечного ритма парасимпатических влияний и снижения роли недыхательной аритмии.

Таким образом, в ходе проведенного исследования было установлено следующее.

Во-первых, анализ вариабельности сердечного ритма выявил отличие в исходном состоянии регуляции сердца в группе спортсменов и неспортсменов. Спортсмены характеризовались наличием брадикардии и высоким уровнем парасимпатического тонуса, что является признаком адаптации к регулярным физическим нагрузкам аэробной направленности.

Рис. 6. Динамика индекса централизации ИЦ в группе спортсменов и неспортсменов

|-!1-!Ис-

1.0-

0.5-

Рмс'2-

30.0-

20.0-

10.0-

ТР,гт-~2 255

83

1Рт::2 148

24

и/ир Є.185

’41* 86.1

'4НГ 13.Э

0.5

1.0 Итс

0.1 0.2 0.3 0.4 Гц

10:21:26

200'

100

Б

ПІЗИс-

1.0-

0.5-

0.5 1.0 1.5

0.5

1.о итс

Рис. 7. Индивидуальная динамика графических показателей ВСР (гистограмма, скатерограмма и спектра плотности мощности) в исходном состоянии (А) и после нагрузочной пробы (Б) у испытуемого К. (группа неспортсменов)

2893

А

Б

Рис. 8. Индивидуальная динамика графических показателей ВСР (гистограмма, скатерограмма и спектра плотности мощности) в исходном состоянии (А) и после нагрузочной пробы (Б) у испытуемого М. (группа спортсменов)

Во-вторых, показано, что спустя 5 мин. после нагрузочной пробы в группе спортсменов уже наблюдалось восстановление показателей вариабельности сердечного ритма до исходного уровня или незначительное их увеличение, что свидетельствует об экономичной работе сердца и оптимальной адаптации сердечнососудистой системы к данной физической нагрузке.

В-третьих, установлено, что в группе студентов, не занимающихся спортом, даже через 5 мин. после физической нагрузки наблюдается достоверное увеличение АМо, ИН, вегетативного баланса и ИЦ. Это указывает на доминирование высокого симпатического тонуса, усиление централизации в регуляции высших эрго-тропных механизмов в деятельности сердца. В этой группе выявлена менее экономичная работа сердечнососудистой системы, требующая более длительного периода восстановления после функциональной пробы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Жужгов А.П. Вариабельность сердечного ритма у спортсменов различных видов спорта: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Казань, 2003. 23 с.

2. Шаханова А.В., Коблев Л.К., Гречишкина С.С. Особенности адаптации сердечно-сосудистой системы спортсменов разных видов спорта по данным вариабельности ритма сердца // Вестник Адыгейского государственного университета. Естественно-математические и технические науки. 2010. № 1. С. 105-111.

3. Иванова Н.В. Влияние специфики двигательной деятельности на вариабельность сердечного ритма спортсменов: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Ярославль, 2003. 21 с.

4. Полотайко М.В., Плотников В.П., Парастаев С.А., Андронова Л.Б., Волченкова О.В. Особенности вариабельности сердечного ритма и уровня физического развития у спортсменов-профессио-налов и студентов-спортсменов // Лечебная физкультура и спортивная медицина. 2009. № 6. С. 13-16.

5. Викулов А.Д., Немиров А.Д., Ларионов ЕЛ., Шевченко А.Ю. Вариабельность сердечного ритма у лиц с повышенным режимом двигательной активности и спортсменов // Физиология человека. 2005. Т. 31. № 6. С. 54-59.

6. Панюков М.В., Плотников В.П., Парастаев С.А., Андронова Л.Б., Волченкова О.В. Особенности вариабельности сердечного ритма и уровня физического развития у спортсменов-профессионалов и студентов-спортсменов // Лечебная физкультура и спортивная медицина. 2009. № 6. С. 13-16.

7. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American of Pacing and Elektrophysiology. Heart Rate Variability. Standards of Measurements, Physiological Interpretation and Clinical Use // Circulation. 1996. V. 9. P. 1043-1065.

8. Баевский Р.М., Кириллова О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. М.: Наука, 1984. 224 с.

9. Катаранова А.Ю. Вариабельность сердечного ритма: проблемы и перспективы // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 1998. Т. 3. Вып. 2. С. 165170.

10. Сайкин С.В., Китманов В.А., Симонов С.Н. Использование электрокардиографии и эхокардиографии для педагогического контроля в спорте: учеб.-метод. пособие / под ред. С.Н. Симонова. Тамбов: Изд-во ТГУ им. Г.Р. Державина, 2005. 128 с.

Поступила в редакцию 17 июня 2013 г.

Idris O.M, Zolotukhina. A.Y., Simonov S.N. FEATURES OF HEART RATE REGULATION OF PHYSICALLY TRAINED AND NON-TRAINED YOUNG MEN AT PHYSICAL LOAD

The particularities in heart activity regulation at young men who do not go in for sport and those who are sportsmen are revealed. The different level of cardiovascular system adaptation to aerobic load and different degree of tension in regulatory mechanisms in the period of rest after physical activity is shown.

Key words: heart rate variability; mechanisms of regulation of heart; adaptation of cardiovascular system to physical load.

2894