CC BY
78
УДК: 612.146.4
АДАПТИВНЫЕ РЕАКЦИИ СЕРДЕЧНО СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЮНОШЕЙ И ДЕВУШЕК 20-22 ЛЕТ НА ФИЗИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ МАЛОЙ
МОЩНОСТИ
© Н. Н. Шаяхметов1*, Р. Г. Ардеев2
1 Башкирский государственный университет, Нефтекамский филиал Россия, Республика Башкортостан, 452683 г. Нефтекамск, ул. Трактовая, 1.
Тел./факс: +7 (34783) 2 1 7 10.
E-mail: profkom-nfbgu@yandex.ru 2Башкирский государственный университет, Бирский филиал Россия, Республика Башкортостан, 452452 г. Бирск, ул. Интернациональная, 10.
Тел./факс: +7 (34784) 4 04 71.
Статья посвящена изучению срочной адаптации сердечно-сосудистой системы к физической нагрузке малой мощности. Результаты исследования показали, что срочная адаптация на физические нагрузки малой мощности юношей и девушек 20-22 лет зависят от пола. В результате этого нами определенны более совершенные механизмы срочной адаптации сердечно сосудистой системы в группах юношей.
Ключевые слова: сердечно-сосудистая система, ударный объем крови, минутный объем крови, общее периферическое сопротивление сосудов, физическая нагрузка.
В качестве первой пробы была ступенчато возрастающая физическая нагрузка, при которой в течение 9 мин нагрузка постепенно увеличивалась: 1-3 минуты мощность равнялась 0.25 Вт/кг, 3-6 минуты мощность - 0.50 Вт/кг, 6-9 минуты -0.75 Вт/кг. Считается, что длительность в три минуты для каждой ступени достаточна для вызова возмущения гемодинамики организма и выведения ее на оптимальный уровень функционирования, а также пороговый для включения центральных нейрогуморальных механизмов [5, 6, 11].
Вторая функциональная проба, заключалась во вращении педалей велоэргометра без какого-либо сопротивления их вращению, т.е. при мощности внешней нагрузки, равной 0 Вт/кг.
Третья проба представляла собой пассивное вращение велоэргометра, подключенного к «мотору» с постоянной скоростью вращения педалей 60 оборотов в минуту.
Во всех трех пробах частота педалирования была постоянной и составляла 60 оборотов в минуту.
Проводилась запись основной и дифференциальной реограммы. Для этого использовали реограф «Диаманд» с аналого-цифровым преобразователем в комплексе с компьютером Pentium.
Стоит отметить, что изучение срочной адаптации сердечно-сосудистой системы в течение первой минуты, а именно на 30 секунде к проводимым функциональным пробам позволило изучить периоды врабатывания.
Результаты исследований и их обсуждение Проведенное исследование показывает, что независимо от проведенной функциональной пробы наблюдается повышение насосной функции сердца. Наибольшие изменения фиксировались при физической нагрузке возрастающей мощности (рис. 1-3).
* автор, ответственный за переписку
Введение
Исследований, посвященных изучению сердечно-сосудистой и дыхательной систем при различных физических нагрузках, довольно много [1, 6, 7, 14]. Однако в теории и практике физиологии физических упражнений в настоящее время хорошо изучена реакция сердечно-сосудистой и дыхательной систем на нагрузки максимальной, субмакси-мальной, большой и умеренной мощности, а исследований, посвященных изучению адаптации указанных систем к физическим нагрузкам малой мощности не значительно, а эти нагрузки составляют основную (большую) часть повседневной жизни человека.
Ряд авторов в своих исследованиях использовали пассивные движения - как функциональную пробу [3, 8, 10, 16, 20]. Однако в указанной литературе отсутствуют данные о пассивной велоэрго-метрической пробе (автоматическое вращение педалей велоэргометра).
Существуют данные, что циклические пассивные вращательные движения для нижних конечностей способствуют изменению деятельности сердечно-сосудистой системы [3, 13, 15, 17].
Целью настоящего исследования является изучение реакции сердечно-сосудистой системы на физические нагрузки малой мощности у юношей и девушек в возрасте от 20 до 22 лет.
Методы и организация исследования
В наших исследованиях обследованный контингент выполнял велоэргометрическую нагрузку ступенчато повышающейся мощности на велоэргометре «КеШег» с электромагнитным торможением (производство Германия) без пауз отдыха. Испытуемые исследовались в состоянии покоя, а затем им предлагалось выполнить пассивное вращение педалей и два типа нагрузки различной мощности. Все три функциональные пробы проводились в разные дни.
сек 1 мин 3 мин 6 мин 9 мин
Рис. 1. Реакция частоты сердечный сокращение на физическую нагрузку возрастающей мощности 0.25; 0.5 и 0.75 Вт/кг (М±т).
сек 1 мин 3 мин 6 мин 9 мин
Рис. 2. Реакция УОК на физическую нагрузку возрастающей мощности 0.25; 0.5 и 0.75 Вт/кг (М±т).
п 30 сек 1 мин 3 мин 6 мин 9 мин
Рис. 3. Реакция МОК на физическую нагрузку возрастающей мощности 0.25; 0.5 и 0.75 Вт/кг (М±т).
Рис. 5. Реакция УОК на физическую нагрузку 0 Вт (М±т).
1 2 3 4 5 6 7
Рис. 6. Реакция МОК на физическую нагрузку 0 Вт (М±т).
п 30
Рис. 7. Реакция ЧСС на пассивное вращение (М±т).
□ юнони
□ девушки
Рис. 4. Реакция ЧСС на физическую нагрузку 0 Вт (М±т).
п 30 сек 1 мин 3 мин 6 мин 9 мин
Рис. 8. Реакция УОК на пассивное вращение (М±т).
7,00
6,00
5.00
4,00
3.00
2,00
1.00
0.00
3.50
Рис. 9. Реакция МОК на пассивное вращение.
Несмотря на то, что физическая нагрузка 0.25 Вт находится в зоне минимальной мощности [11] не зависимо от пола у испытуемых наблюдается повышение объема циркуляции крови, причем основной рост выражен в течение первой минуты. Стоит отметить, что повышение гемодинамики фиксируется нами во всех функциональных пробах. Частота сердечных сокращений - один из лабильных показателей.
Максимальные абсолютные значения ЧСС зафиксированы при физической нагрузке мощностью
0.75 Вт/кг (рис.1). Однако обращает внимание и тот факт, что при вращении педалей велоэргометра при отсутствии внешнего сопротивления (0 Вт - рис. 4) и пассивном вращении педалей (рис. 7) также отмечается повышение ЧСС, но данный факт имеет зависимость от пола. Повышение (р<0.05) ЧСС у девушек отмечено к тридцатой секунде независимо от функциональной пробы. У юношей такого рода хронотропной реакции при физических нагрузках малой мощности нами не отмечено. Исследование показало, что повышение ЧСС при 0 Вт и пассивном вращении педалей носит временный характер, к последующим минутам наблюдается тенденция к урежению ЧСС. В работах ряда авторов [2] получены идентичные результаты, где при физической нагрузке минимальной мощности первоначально частота сердечных сокращений значительно увеличивается, затем снижается до уровня, который сохраняется до завершения физической нагрузки.
Сравнивая реакцию ЧСС на изучаемые функциональные пробы, можно отметить, что при каждой из них в течение первой минуты наблюдается рост ЧСС. Повышение ЧСС при 0 Вт и пассивном вращении педалей, по мнению В. Л. Карпмана (1994) физиологически детерминировано, т.к. кислородный запрос мускулатуры работающих мышц повышается для обеспечения затрат, связанных с их движениями. Однако данный факт в нашем исследовании отмечен вначале функциональной пробы, отсюда следует - на сколько рост гемодинамики вначале функциональных проб связан с затратами на доставку кислорода.
При 0 Вт и пассивном вращении педалей в отличие от физической нагрузки возрастающей мощ-
ности повышение ЧСС происходит медленнее. Однако установлено, что на шестой и девятой минутах имеются различия (р<0.05) в ЧСС между вращением педалей без внешнего сопротивления (0 Вт) и пассивным вращением педалей. Аналогичные различия вышеуказанных функциональных проб с физической нагрузкой возрастающей мощности показывают разницу с третьей минуты при нагрузке мощностью 0.25 Вт/кг.
Изучение динамики ударного объема крови в ходе исследования показало, что максимальный вклад УОК отмечен при физической нагрузке возрастающей мощности (рис. 2), а минимальный при пассивном вращении педалей (рис. 8). Было установлено, что независимо от пола к тридцатой секунде наблюдалось повышение (р<0.05) УОК, также ведущее значение при адаптации к физической нагрузке мощностью 0.5 Вт осуществлялось за счет УОК (р<0.05). При вращении педалей без внешнего сопротивления (0 Вт) и пассивном вращении на последующих минутах наблюдалась стабилизация данного показателя. Разница (р<0.05) в УОК при физической нагрузке возрастающей мощности и функциональными пробами 0 Вт и пассивное вращение тем выше, чем больше мощность нагрузки. Однако между пассивным вращением и 0 Вт нами обнаружены достоверные различия с третьей по девятую минуту.
Минутный объем крови имеет прямую зависимость от ЧСС и УОК. К тридцатой секунде независимо от пола зафиксировано повышении МОК (р<0.05), а также у юношей при нагрузке мощностью 0.5 Вт/кг и девушек - при 0.75Вт/кг. Как следует из вышесказанного максимальные значения МОК получены при физической нагрузке возрастающей мощности (рис. 3), минимальные при пассивном вращении (рис. 9). Абсолютная разница между средними значениями МОК между функциональными пробами выглядит следующим образом: разница между физической нагрузкой и 0 Вт -6000-6200 мл; между 0 Вт и пассивным вращением педалей - 900-1100 мл. Указанные различия носят достоверный характер.
Повышение МОК при физической нагрузке вполне объяснимо, оно происходит за счет роста потребности организма в кислороде, повышения воздействия скелетных мышц на сосуды, увеличения притока крови к сердцу, т.е. активизации мышечного насоса. При физической нагрузке мышцы действуют как насосы, оказывая давление на вены снаружи, тем самым способствуя продвижению крови к сердцу. Одним из первых данное предположение выдвинул Н. И. Аринчин [4]. По мнению В. И. Дубровского [9], чем чаще и активнее движение, тем эффективнее «насосное действие» мышц. В нашем исследовании испытуемые выполняли каждую пробу с одинаковой частотой движения, различие заключались в активности мышечного сокращения. Различия в МОК между возрастающей
физической нагрузкой и 0 Вт вполне объяснимы. В последнем случае скелетные мышцы встречают сопротивление педалей равное нулю, однако, сокращение мышц и начальный разгон частоты вращения педалей до 60 оборотов в минуту вызывают необходимость в росте гемодинамики.
Однако МОК при пассивном вращении возрастает (18-20%) в обеих группах на момент завершения функциональной пробы. В данном случае отсутствует «насосное действие» скелетных мышц. В исследованиях Н. И. Аринчина [3] на изолированной мышце показана присасывающая способность скелетных мышц. При растяжении изолированной икроножной мышцы собак обнаруживается не меньшая, а нередко даже большая, не только нагнетательная, но и присасывающая насосная функция, чем при сокращении. Однако между пассивным вращением и вращением педалей велоэргометра при отсутствии внешнего сопротивления (0 Вт) также как и при анализе ЧСС и УОК в МОК отмечены различия, которые имеют особенности от пола: у девушек проявляются на третьей минуте, у юношей - с третьей по девятую минуты.
Таким образом, в ходе изучения насосной функции сердца на физические нагрузки малой мощности установлены особенности адаптивных реакций на каждую из функциональных проб, которые имеют свои особенности от пола. Кроме того, в ходе исследования были установлены различия по показателям ЧСС, УОК и МОК между вращением педалей без внешнего сопротивления (0 Вт) и пассивным вращением педалей.
Выводы
1. Реакция частоты сердечных сокращений имеет зависимость от пола: частота сердечных сокращений повышается у девушек 20-22 лет независимо от функциональной пробы к тридцатой секунде, а также при физической нагрузке мощностью 0.75 Вт/кг.
2. У юношей и девушек 20-22 лет ударный объем крови повышается при вращении педалей без внешнего сопротивления (0 Вт/кг), при физической нагрузке 0.25 Вт/кг и 0.75 Вт/кг, а также у девушек 20-22 лет при пассивном вращении педалей велоэргометра.
3. Повышение минутного объема кровообращения зафиксировано к тридцатой секунде каждой из функциональных проб, а также при физической нагрузке мощностью 0.50 Вт/кг у юношей и 0.75 Вт/кг у девушек.
4. Минутный объем крови при вращении педалей без внешнего сопротивления выше, чем при пассивном вращении педалей. Данный факт зависит от продолжительности функциональной пробы, у юношей различия зафиксированы с первой по девятую минуту, а у девушек на первой минуте. Разли-
чия в минутном объеме кровообращения между пассивным вращением педалей велоэргометра, вращением педалей без внешнего сопротивления (0 Вт/кг) и физической нагрузкой малой мощности тем выше, чем выше мощность физической нагрузки.
5. Установлена разница в общем периферическом сопротивлении сосудов между пассивным вращением педалей велоэргометра и вращения педалей без внешнего сопротивления (0 Вт/кг), которая проявляется независимо от пола с первой минуты и до завершения функциональных проб.
ЛИТЕРАТУРА
1. Агаджанян Н. А., Руженкова И. В., Старшинов Ю. П. и др. Особенности адаптации сердечно-сосудистой системы юношеского организма //Физиология человека. 1997. Т.23.
№1. С.93-98.
2. Ванюшин Ю. С. Компенсаторно-адаптационные реакции кардиореспираторной системы при различных видах мышечной деятельности / Ю. С. Ванюшин, Ф. Г. Ситдиков. Казань: Таглимат, 2003. 128с.
3. Вахитов И.Х. Насосная функция сердца в зависимости от возраста приобщения к мышечным тренировкам. Дисс. ... докт. биол. наук, Казань, 2005. 405 с.
4. Шайхелисламова М. В., Ситдиков Ф. Г., Ситдикова А. А. Нервная и гормональная регуляция локальной мышечной деятельности школьников // Вестник Татарского государственного гуманитарно-педагогического университета, Казань, 4(22)/2010г. С.104-113.
5. Аринчин Н. И. Некоторые итоги и перспективы синтетического и комплексного изучения сердечно-сосудистой системы // Материалы I Прибалтийской конф. ЦНИЛ, Мед. ин-та и фак. Каунас, 1965. С. 25-26.
6. Грюновас А. П., Влияние восстановительных средств (электростимуляции мышц и пассивных движений стоп) на периферическое кровообращение у спортсменов. Дис. ...канд. биол. наук. Каунас, 1984. 183с.
7. Замосковский Е. М. Морфофункциональный анализ активности мотонейронов спинного мозга при различной их стимуляции. Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Л., 1975. 26 с.
8. Poulton N. P., Muir G. D. Treadmill training ameliorates dopamine loss but not behavioral deficits in hemi-parkinsonian rats. Exp Neurol. 2005; 193: 181-197с.
9. Waldemar Diehl. Parkinson/neue Behandlungsmoglichkeiten // Herausgegeben von RECK Medizintechnik, Betzenweiler, Juli 2010.
10. Рзаев Н. М. Эмболии и тромбозы легочной артерии. Баку, Азербайджанское государственное изд. Азерпешр, 1970. 224 с.
11. Рзаев Н. М. Эмболии и тромбозы легочной артерии. Баку, Азербайджанское государственное изд. Азерпешр, 1970. 224 с.
12. Баканова И. А. Сравнительная характеристика реологических свойств крови и параметров кардиодинамики у человека и животных к мышечным нагрузкам: дис. ... канд. биол. наук. Ярославль, 1996. 136с.
13. Карпман В. Л., Белоцерковский З. Б., Любина Б. Г. и др. Динамика кровообращения при минимальных физических нагрузках // Физиология человека. 1994. Т.20. №1. С. 84-89.
14. Амосов Н. М., Бендет Я. А. Физическая активность и сердце. Киев, 1989. 216 с.
15. Аринчин Н. И. Периферические «сердца» человека. Минск: Наука и техника. 1980. 80 с.
16. Дубровский В. И. Спортивная медицина: Учебник для студентов вузов. М.: Гуманит. Изд. Центр. ВЛАДОС, 1999. 480с.
17. Waldemar Diehl. Parkinson/neue Behandlungsmoglichkeiten // Herausgegeben von RECK Medizintechnik, Betzenweiler, Juli 2010.
Поступила в редакцию 28.09.2013 г.
