CC BY
31эффективность эргогЕнного воздействия нормобарического гипоксического стимула на работоспособность спортсменов
УДК/UDC 796.03
Поступила в редакцию 23.12.2019 г.
Информация для связи с автором: [email protected]
Доктор биологических наук, профессор Р.В. Тамбовцева1 Кандидат педагогических наук, доцент Ю.Л. Войтенко1 Магистрант С.А. Лыков1 Аспирант Д.И. Сечин1 Е.В. Плетнева1
1 Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК), Москва
EFFICIENCY OF ERGOGENIC INFLUENCE OF NORMOBARIC HYPOXIC STIMULE ON ATHLETES' PERFORMANCE
Dr.Biol., Professor R.V. Tambovtseva1 Associate professor, Ph. J.L. Voytenko1 Master student S.A. Lykov1 Postgraduate D.I. Sechin1 E.V. Pletneva1
1 Russian State University of Physical Education, Sports, Youth and Tourism (SCOLIPE), Moscow
Аннотация
Цель исследования - выявить влияние сочетанного воздействия двигательной и искусственной нормобарической гипоксии на работу в аэробной зоне мощности у высококвалифицированных пловцов. Методика и организация исследования. Научное наблюдение было проведено в лаборатории биоэнергетики мышечной деятельности при кафедре биохимии и биоэнергетики спорта им. Н.И. Волкова Российского государственного университета физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК). Работа проведена без риска для здоровья спортсменов с соблюдением всех принципов гуманности и этических норм (Хельсинкская декларация, 2000 г., Директивы Европейского сообщества 86/609). В исследовании участвовали действующие высококвалифицированные спортсмены-пловцы (п=10), специализирующиеся в плавании на короткие и средние дистанции. Участники выполняли тест ступенчато возрастающей мощности до отказа под влиянием сочетанного воздействия двигательной и искусственной нормоба-рической гипоксии на работу в аэробной зоне мощности. Результаты исследования и выводы. Результаты исследования показали неоднозначную реакцию на показатели физической работоспособности пловцов как при однократном, так и при многократном нормобарическом гипоксиче-ском воздействии. Биохимические и физиологические показатели проявляют различную чувствительность при однократном и многократном гипоксическом воздействии. Эффективность применения гипоксических воздействий зависит от определения скорости восстановления функциональных систем. При многократном гипоксическом воздействии происходит угнетение аэробного энергообеспечения и усиление анаэробных гликолитических процессов.
Ключевые слова: спортсмены-пловцы, нормобарический гипоксический стимул, работоспособность, аэробный.
Annotation
Objective of the study was to reveal the influence of the combined effects of motor and artificial normobaric hypoxia on the work in the aerobic power zone of highly skilled swimmers.
Methods and structure of research. Scientific observation was carried out in the laboratory of bioenergy of muscle activity at the Volkov Sports Biochemistry and Bioenergy Department of of Russian State University of Physical Education, Sports, Youth and Tourism (SCOLIPE). The work was carried out without risk to the health of athletes in compliance with all principles of humanity and ethical standards (Helsinki Declaration, 2000, European Community Directive 86/609). Subject to the study were active highly skilled swimmers (n = 10), specializing in short and middle distances swimming. The subjects performed a step test to muscular failure under the influence of the combined effects of motor and artificial normobaric hypoxia on the work in the aerobic power zone. Research results and conclusions. The results of the study showed an ambiguous reaction to the physical work capacity indicators of swimmers with both single and multiple normobaric hypoxic exposure. Biochemical and physiological characteristics show different sensitivity with single and multiple hypoxic exposure. The effectiveness of using hypoxic effects depends on determining of functional systems restoration rate. With repeated hypoxic exposure, aerobic energy supply is suppressed and anaerobic glycolytic processes are enhanced.
Keywords: swimmers, normobaric hypoxic stimulus, performance, aerobic
Введение. В практике спорта высших достижений уже много лет практикуются различные средства и методы повышения спортивной работоспособности и особенно широко исследован вопрос гипоксической устойчивости [1-3, 5]. При подготовке спортсменов в условиях среднегорья соче-танное воздействие двигательной и гипоксической гипоксии приводит к суммации эффекта, который неминуемо подводит организм спортсмена к острой гипоксии [3]. Состояние
острой гипоксии оказывает повреждающее действие прежде всего на клеточные органеллы и больше всего на митохондрии, на органы и на весь организм в целом. Из-за недостатка кислорода нарушается работа цикла трикарбоновых кислот. Для эффективного применения тренировки в горах к наиболее важным факторам относятся реадаптация и стабилизация физической работоспособности после возвращения из среднегорья. На этом этапе также необходимо проводить
тренировки. Для проведения таких занятий можно использовать прибор гипоксикатор, который позволяет создавать различные варианты горного климата и гипоксии в условиях нормального барометрического давления. Для осуществления нормобарической гипоксической тренировки используется оборудование для длительной экспозиции, например прибор-гипоксикатор «Горный воздух» для создания газовых смесей с содержанием О2 от 9 до 30%.
Цель исследования - выявить влияние сочетанного воздействия двигательной и искусственной нормобарической гипоксии на работу в аэробной зоне мощности у высококвалифицированных пловцов.
Методика и организация исследования. Научное наблюдение было проведено в лаборатории биоэнергетики мышечной деятельности при кафедре биохимии и биоэнергетики спорта им. Н.И. Волкова Российского государственного университета физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК). Работа проведена без риска для здоровья спортсменов с соблюдением всех принципов гуманности и этических норм (Хельсинкская декларация, 2000 г, Директивы Европейского сообщества 86/609). В исследовании участвовали действующие высококвалифицированные спортсмены-пловцы (n=10), специализирующиеся в плавании на короткие и средние дистанции. Испытуемые дали информированное согласие на участие в научном наблюдении, были здоровы и получили разрешение от врачей.
Для количественной оценки интенсивности, объема и времени выполненной работы при аэробной и анаэробной нагрузке спортсменов использовался эргометрический метод. Испытуемые выполняли тест со ступенчато повышающейся нагрузкой «Monark 894E» (Швеция). Регистрация эргомет-рических данных и их первичный анализ осуществлялись с помощью аппаратно-программного комплекса оценки функциональных возможностей спортсменов Эргомакс (Россия), обладающего специализированным программным обеспечением (Патент № 83004). Спирометрические исследования проводились на газоаналитическом комплексе «Cortex MET-ALYZER 3B-R2» (Германия), в процессе исследования регистрировались такие показатели газообмена, как: вентиляция легких, содержание О2 и СО2 в выдыхаемом воздухе; потребление О2 и другие сопутствующие параметры комплексной диагностики состояния аэробной и анаэробной работоспособности. ЧСС определяли на велоэргометре с помощью сердечного ритма Polar T34 (Финляндия). Определение содержания молочной кислоты в крови - лактата осуществляли электрохимическим методом на анализаторе NOVA Biomedical Lactate Plus (США) с применением тест-полосок на лактат
Lactate Plus Test Strips. Забор проб капиллярной крови (10 мл) для определения уровня концентрации лактата в крови (HLa, ммоль/л) спортсмена осуществляли до тестирования и на 3, 5, 7 и 10-й мин после его завершения. Пульсоксиметрия проводилась с помощью приборов (пульсоксиметров): стационарного - «NONIN 8600» (США); запястного - «MD300W» (Китай). Оба прибора для анализа используют технологию отраженной пульсоксиметрии. С помощью пульсоксиметрии проводилась непрерывная регистрация показателей насыщения гемоглобина артериальной крови кислородом (сатурация крови - SO2) и ЧСС. Показатели ЧСС и оксигенации крови во время гипоксической пробы фиксировались с шагом в 10 с, регистрация показателей осуществлялась в 3 этапа: 1-й этап - в состоянии покоя, до гипоксического воздействия в течение 1 мин, 2-й этап - в течение 30 мин дыхательной газовой смеси с 9%-ным содержанием О2, 3-й этап - при дыхании в обычном режиме в течение 3 мин после гипоксического воздействия (восстановление).
Результаты исследования и их обсуждение. Полученные результаты показали, что среднее время работы в аэробном режиме спортсменов экспериментальной группы составило 12'11" с вариацией ± 11%, VO2 max = 52 мл/мин/кг с вариацией ± 10%, уровень ПАНО составил 74% от МПК. Кроме того, у обеих экспериментальных групп достоверно повышается ЧСС и снижается SO2, при 30-минутной гипоксической экспозиции. В табл. 1, 2 представлены результаты по сатурации крови и ЧСС при работе в аэробном режиме при однократном и многократном гипоксическом воздействии. Показано, что наибольшее снижение уровня оксигенации крови кислородом
■ Однократная гипоксия ■ Многократная гипоксия 81%
100%
О
90
о
*
и О 80
Ш и
т
S ^ к S 70
о I
ю CL 60
то с;
1- си
CL 50
_0
CL I m ГС 40
о: I * 3 30
m s
О а с; ГЛ 20
> s
< 10
+1 0
35%
24%
ПАНО МПК
Уровень мощности работы
Рис. 1. Изменения показателя неметаболического излишка выделения СОг спортсменов во время аэробной работы на велоэргометре до и после гипоксического воздействия
Таблица 1. Показатели сатурация крови и ЧСС при однократном гипоксическом воздействии при работе в аэробной зоне мощности
□ и
£ г. CL
ч—
О OJ и
2 CL ' -о с
га
^
О (U .с Н
Наименование показателя Единицы измерения Однократное гипоксическое воздействие
Исходное состояние Гипоксическая проба Восстановление
Время мин 1 30 3
SO, % 97 ± 1,53 87 ± 8,95 91 ± 4,74
ЧСС уд/мин 76 ± 9,00 84 ± 11,02 76 ± 9,60
Таблица 2. Показатели сатурация крови и ЧСС при многократном гипоксическом воздействии, до и после аэробной работы
Наименование показателя Единицы измерения Многократное гипоксическое воздействие до и после аэробной работы
Исходное состояние Гипоксическая проба Восстановление
Время мин 1 30 3
1-е гипоксическое воздействие до аэробной работы
SO2 % 96 ± 1,06 83 ± 9,60 90 ± 6,77
ЧСС уд/мин 69 ± 13,44 81 ± 14,22 69 ± 9,58
2-е гипоксическое воздействие после аэробной работы
SO2 % 94 ± 5,77 84 ± 7,27 90 ± 3,70
ЧСС уд/мин 86 ± 16,45 93 ± 10,09 78 ± 5,21
62
http://www.teoriya.ru
№5 • 2020 Май | May
э- ? "= s
Я-X
—Восстановление (ИС\ОД; 12.0
11.5
11 о
10.5 10,0
5.5 9,0
8.5
- Восстановление (однократная гипоксия)
2 мин 3 мин 4 мин 5 мин б мин 7 мин 3 мин 9 мин 10 мин 11 мин Время эосстдноэления
Рис. 2. Зависимость уровня концентрации молочной кислоты в крови от времени восстановления после аэробного тестировании и однократного гипоксического воздействия
2 мин МИН 4 МИН 5 МИН :| мин 7 мин S мин
Время восстановления
Рис. 3. Зависимость уровня концентрации молочной кислоты в крови от времени восстановления после аэробного тестировании и многократного гипоксического воздействия
наблюдается при многократном гипоксическом воздействии, при этом степень отклонения средних значений SO2 спортсменов 2-й экспериментальной группы меняется незначительно и примерно соответствует сигмальным отклонениям у группы с однократным гипоксическим воздействием.
При многократной гипоксии, до и после гипоксического воздействия возрастает тенденция к снижению SO2 и увеличению ЧСС. Два варианта нормобарического гипоксического воздействия (однократный и многократный) оказывают выраженное влияние на отдельные физиологические функции, что сопровождается значительным снижением степени оксигенации крови и повышением ЧСС и приводит к повышению напряженности функционирования кардиоре-спираторного звена кислородного транспорта в организме. Вследствие этого растет доля анаэробного гликолиза в энергообеспечении организма, о чем свидетельствует значительно увеличившийся показатель неметаболического излишка ExcCO2. Динамика показателя ExcCO2 при однократной и многократной гипоксии относительно исходного состояния показана на рис. 1.
Организм спортсмена воспринимает 30-минутный сеанс нормобарической гипоксии на гипоксикаторе как дополнительное воздействие на анаэробные функции обмена веществ, при этом более низкий показатель ExcCO2 при многократном гипоксическом воздействии может свидетельствовать о кумулятивном эффекте применения курсового гипоксического воздействия в виде адаптации организма и усиления аэробных функций энергообеспечения спортсмена. Кроме того, было отмечено, что среднее время работы при однократной гипоксии вырастает на 1,8%, а ЧСС на всех этапах работы увеличивается. Однако при этом снижается относительная мощность работы. Этот феномен ярко выражен на уровне ПАНО, где он уменьшается на 7,5%.
При многократном гипоксическом воздействии по сравнению с исходными значениями снижаются мощность работы и время работы на 0,1% и 3,2% соответственно. На всех этапах работы уменьшается абсолютное и относительное VO2. Положительные изменения показателей VE, VE/VO2 и ЧСС свидетельствуют об адаптационных процессах в кардиорес-пираторной системе. На рис. 2, 3 представлена динамика концентрации молочной кислоты при однократном и многократном гипоксическом воздействии в период восстановления. При однократном гипоксическом воздействии на всех этапах восстановления уровень концентрации лактата в крови достоверно снижается, особенно на 7-й и 10-й мин восстановления, что, по-видимому, может быть связано с улучшением буферных систем крови и усилением субстратного и окислительного фосфорилирования в митохондриях, о чем также свидетельствует увеличение вентиляции легких и относительного потребления кислорода.
При многократном гипоксическом воздействии на различных этапах восстановления заметных сдвигов в изменении показателей VE, VE/VO2не наблюдается. Снижение VO2 отн и времени общего уровня работоспособности, также повышение концентрации лактата в крови на 3-й мин восстановления может свидетельствовать об угнетении функций аэробного энергообеспечения в организме спортсменов и усилении анаэробных гликолитических процессов.
Таким образом, проведенное исследование показывает, что однократное нормобарическое гипоксическое воздействие может быть рекомендовано в качестве эффективного эргогенического средства повышения устойчивости к гипоксии при аэробной работе.
Выводы. Результаты исследования показали неоднозначную реакцию на показатели физической работоспособности пловцов как при однократном, так и при многократном нормобарическом гипоксическом воздействии. Биохимические и физиологические показатели проявляют различную чувствительность при однократном и многократном гипок-сическом воздействии. Эффективность применения гипок-сических воздействий зависит от определения скорости восстановления функциональных систем. При многократном гипоксическом воздействии происходит угнетение аэробного энергообеспечения и усиление анаэробных гликолитиче-ских процессов.
Литература
1. Агаджанян Н.А. Гипоксические, гипокапнические и гиперкапни-ческие состояния / Н.А. Агаджанян, А.Я. Чижов. - М.: Медицина, 2003. - 94 с.
2. Бреслав И.С. Дыхание и мышечная активность человека в спорте / И.С. Бреслав, Н.И. Волков, Р.В. Тамбовцева. - М.: Советский спорт, 2013. - 334 с.
3. Иорданская Ф.А. Гипоксия в тренировке спортсменов и факторы, повышающие ее эффективность / Ф.А. Иорданская. - М.: Советский спорт, 2015. - 158 с.
4. Тамбовцева Р.В. «Гипоксия нагрузки» в условиях напряженной мышечной деятельности / Р.В. Тамбовцева, Н.И. Волков, И.А. Никулина // Материалы Международной научно-практической конференции. - Минск: БПУФК, 2014 - С. 82-84.
References
1. Aghajanyan N.A., A.Ya. Chizhov Gipoksicheskie, gipokapnicheskie i giperkapnicheskie sostoyaniya [Hypoxic, hypocapnic and hypercapnic conditions]. Moscow: Meditsina publ., 2003. 94 p.
2. Breslav I.S., Volkov N.I., Tambovtseva R.V. Dykhanie i myshechnaya aktivnost cheloveka v sporte [Breathing and muscular activity in sport]. Moscow: Sovetskiy sport publ., 2013, 334 p.
3. lordanskaya F.A. Gipoksiya v trenirovke sportsmenov i faktory, povyshayushchie ee effektivnost [Hypoxia in athletic training and factors to increase its performance]. Sovetskiy sport publ.. Moscow, 2015, 158 p.
4. Tambovtseva R.V., Volkov N.I., Nikulina I.A. «Gipoksiya nagruzki» v usloviyakh napryazhennoy myshechnoy deyatelnosti ["Load Hypoxia" under strenuous muscular activity]. Proc. International research-practical conference. Minsk: BPUFK publ., 2014 pp. 82-84.
