CC BY
101
УДК 612. 67616-053.9
ФИЗИЧЕСКАЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ И БИОЛОГИЧЕСКИЙ ВОЗРАСТ МУЖЧИН
Л.М. Белозерова
Пермская государственная медицинская академия
Исследована физическая работоспособность 3 групп мужчин — молодых, пожилых и старых, их адаптация к физической нагрузке при старении и изменениях биологического возраста по интегральным показателям их функционального резерва. По данным исследования, при старении снижается физическая работоспособность из-за ухудшения адаптации сердечно-сосудистой системы к физической нагрузке. Определение биологического возраста по физической работоспособности является методом объективной оценки темпа старения человека.
Ключевые слова: физическая работоспособность, биологический возраст, темп старения
Key words: physical efficiency, man, biological age
Лаборатория онтогенеза Пермской государственной медицинской академии целенаправленно и системно работает над созданием основ нормологии онтогенеза, без которых невозможно заниматься изучением возрастных изменений в периоды развития, зрелости и старости с точки зрения доказательной биологии, психологии, социологии и медицины.
В этой статье мы представляем данные по физической работоспособности мужчин, которая является глобальным показателем адаптационных резервов организма. Последние имеют тенденцию к уменьшению в популяции современных мужчин, что объясняется влиянием сниженной двигательной активности — гипокинезией.
Цель нашей работы — изучить особенности физической работоспособности, адаптации к физической нагрузке при старении и изменения биологического возраста по интегральным показателям функциональных резервов организма мужчин при старении.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Физическая работоспособность исследовалась методом степэргометрии с нарастающей нагрузкой до достижения субмаксимальной частоты сердечных сокращений для данного возраста или появления общепринятых противопоказаний под контролем электрокардиографии и измерения артериального давления [1,2].
Обследовано 3 группы мужчин: 1-я группа — молодые, 18—19 лет; 2-я группа — пожилые, 60—74 года, 3-я группа — старые, 75—89 лет. Обследованы 39 человек.
Анализ данных показал снижение физической работоспособности и ухудшение адаптации сердечно-сосудистой системы к физической нагрузке при старении (табл. 1).
С увеличением возраста физическая работоспособность мужчин достоверно уменьшилась. Так, по сравнению с молодыми мужчинами общая физическая работоспособность снизилась у пожилых мужчин до 37,3%, у старых — до 23,1%. У старых мужчин показатель регистрировался на достоверно более низком уровне (на 37,9%) по сравнению с пожилыми.
Таблица 1
Физическая работоспособность у мужчин
Группа Общая физическая работоспособность, кгм/мин Физическая работоспособность, кгм/мин/кг1
1-я: 18-19 лет 1234,48 ± 7,89 17,98 ± 0,79 2-я: 60-74 года 459,97 ± 61,96** 6,78 ± 0,98** 3-я: 75-89 лет 285,45 ± 7,04** 4,26 ± 0,28**
Примечание. ** — р < 0,05—0,001 достоверность различий по сравнению с 1-й группой. 1 — физическая работоспособность на килограмм массы тела.
При расчете физической работоспособности на килограмм массы тела отмечалась аналогичная закономерность. Так, по сравнению с молодыми мужчинами, показатель у пожилых мужчин снизился до 37,7%, а у старых — до 23,7%. У старых мужчин он регистрировался на достоверно более низком уровне (на 37,2%) по сравнению с пожилыми.
Таким образом, субмаксимальная физическая работоспособность у мужчин достоверно снижается при старении.
Старение неукоснительно приводит к снижению адаптационных резервов. У молодых мужчин частота сердечных сокращений на высоте нагрузки равна 173,40 + 3,51 уд/мин, у пожилых мужчин показатель ниже на 33,7%, у старых — на 34,2%. Разницы между двумя последними группами не обнаружено.
Прирост частоты сердечных сокращений у молодых мужчин — 110,7%, у пожилых — 57,6%, у старых - 45,2%.
Различий в систолическом артериальном давлении на высоте нагрузки не было между молодыми и пожилыми мужчинами, но у старых мужчин показатель, не отличаясь от группы пожилых, был достоверно выше (на 7,9%) по сравнению с молодыми.
Прирост систолического артериального давления у молодых мужчин — 41,1%, у пожилых — 21,6%, у старых — 21,9%.
Не регистрировалось разницы в диастолическом артериальном давлении на высоте нагрузки между молодыми и пожилыми мужчинами, но у старых мужчин показатель был достоверно выше (на 7,4%), чем у молодых.
Прирост диастолического артериального давления у молодых мужчин — 12,3%, у пожилых — недостоверно, у старых — 6,2%.
Период восстановления (5-я минута) тоже имел возрастные различия. Так, частота сердечных сокращений после нагрузки достоверно снижалась во всех группах, но исходного уровня она достигла только у старых мужчин, а в остальных группах сохранялся достоверный прирост показателя.
Систолическое артериальное давление в восстановительном периоде достоверно снижалось во всех группах, но только у пожилых и старых мужчин оно достигло исходного уровня.
Диастолическое артериальное давление после нагрузки возвращалось к исходному уровню у старых мужчин, оно не изменилось и было достоверно выше у молодых и пожилых мужчин.
Таким образом, при старении происходит ухудшение адаптации сердечно-сосудистой системы к субмаксимальной физической нагрузке. Это проявляется в меньших абсолютных цифрах частоты сердечных сокращений на высоте нагрузки и меньшем ее приросте по мере старения. Что касается систолического артериального давления, у молодых мужчин показатель в 2 раза больше, чем у пожилых и старых людей. Снижение адаптационных возможностей при старении в отношении реакции систолического артериального давления на нагрузку проявляется у них достаточно ярко.
У мужчин при старении прирост показателя уменьшается, что свидетельствует о снижении адаптационных механизмов в ответ на нагрузку.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Снижение физической работоспособности при старении объясняется морфологическими и функциональными изменениями в мышцах, центральной нервной системе, сердце и сосудах.
Известно, что в скелетных мышцах с возрастом прогрессивно уменьшается объем и масса мышц, снижается их сила, замедляются двигательные реакции. Все это связано с нарастанием атрофии мышц, сопровождающейся нарушением отдельных звеньев энергетического обмена с ослаблением окислительных процессов. С другой стороны, доказано, что в условиях прямой и непрямой стимуляции скелетных мышц как взрослых, так и старых животных они могут сокращаться без видимых признаков утомления.
Изменения в центральной нервной системе, касающиеся двигательного акта, естественно входят в сложные взаимодействия с возрастными изменениями вегетативного обеспечения мышечной работы. Прежде всего это возрастные сдвиги в гемодинамическом центре при старении: неравномерная гибель нейронов, снижение интенсивности тканевого дыхания и гликолиза, снижение лабильности, разнонаправленные изменения медиаторного звена, внутрицентраль-ных связей, центрального нервного контроля над периферией, чувствительности к гуморальным
факторам, снижение надежности центральных механизмов регуляции.
Имеют значение и возрастные изменения в самой сердечно-сосудистой системе — при старении снижается сократительная функция сердца, падает сердечный выброс, растет общее периферическое сопротивление сосудов, нарушается микроциркуляция, уменьшается число капилляров, ослабляются рефлексы с механорецепторов сердца и сосудов, активируется ряд местных гуморальных систем, растет чувствительность к многим гуморальным факторам, повышается чувствительность хеморецепторов сердца и сосудов, развивается циркуляторная гипоксия, которая, суммируясь с тканевой, становится важным механизмом старения.
Что касается системы внешнего дыхания, то она в настоящее время не рассматривается как фактор, лимитирующий физическую работоспособность у практически здоровых людей пожилого и старческого возраста. Поэтому следует полагать, что именно состояние сердечно-сосудистой системы решающим образом влияет на кислородное снабжение тканей при физической нагрузке.
Мы считаем, что, наряду со всеми вышеизложенными механизмами, большую роль играет ослабление моторно-кардиальных, моторно-вас-кулярных рефлексов, что приводит к ухудшению адаптации сердечно-сосудистой системы к физической нагрузке, а это, в свою очередь, ведет к снижению работоспособности организма.
Кроме того, в исследованиях темпа старения получены данные о том, что при различной оценке биологического возраста темп старения мужчин превышает темп старения женщин; эти половые различия имеют примерно одинаковую количественную выраженность по возрастным изменениям различных физиологических систем [4].
Занятия физическим трудом в течение жизни не гарантируют замедления спада физической работоспособности и ухудшения адаптации кровообращения к ней при старении. Это, вероятно, объясняется тем, что у лиц физического труда происходит более значительная ломка двигательного динамического стереотипа и более глубокое влияние гипокинезии при прекращении трудовой деятельности, в то время как у лиц умственного труда в меньшей степени уменьшается двигательная активность по срав-
нению с привычным двигательным режимом до выхода на пенсию.
Снижение физической работоспособности у пожилых и старых людей объясняется лимитированием ее недостаточностью резервных возможностей сердечно-сосудистой системы, вследствие чего меньшая по величине нагрузка становится для них физиологически более тяжелой.
В тест-программу для определения биологического возраста введены показатели, имеющие достоверные коэффициенты корреляции с хронологическим возрастом: физическая работоспособность в кгм/мин (—0,95, ФРр физическая работоспособность в кгм/мин/кг (—0,93, ФР2), частота сердечных сокращений в минуту (—0,87, ЧСС), артериальное систолическое давление (мм рт. ст.) (+0,22, АД с) и диа-столическое давление (мм рт. ст.) (+0,28, АДд). Три последних признака измерены на высоте нагрузки.
Избранные нами биомаркеры старения отвечают всем требованиям, предъявляемым к показателям биологического возраста:
1) физическая работоспособность достоверно коррелирует с хронологическим возрастом, что свидетельствует об ее направленности, закономерности и непрерывности изменений на протяжении онтогенеза;
2) изменения работоспособности достаточны по степени интенсивности в процессе онтогенеза;
3) физическая работоспособность измеряется в количественных единицах;
4) именно работоспособность является ведущим инструментом оценки изменений адаптационных возможностей организма;
5) показатели работоспособности стабильны и воспроизводимы;
6) физическая работоспособность отражает объективные характеристики функционального состояния человека;
7) измерение физической работоспособности безопасно для людей любого возраста.
Таким образом, подобранная нами батарея тестов для определения физической работоспособности по большинству показателей достоверно коррелирует с возрастом и отвечает остальным требованием для биомаркеров старения, что позволяет утверждать возможность ее применения для оценки биологического возраста.
На основании методики множественной линейной регрессии получена следующая формула
для определения биологического возраста (БВ) и должного биологического возраста (ДБ В) в единицах условных лет:
БВ = 97,85 - 0,05ФР1 - 0,33ФР2 -- 0,05ЧСС + 0,13АДс - 0,21 АДд,
ДБВФР = 26,89 + 0,684-ХВ.
Уравнение имеет высокий коэффициент множественной корреляции с хронологическим возрастом (ХВ) (0,97; р < 0,001), что свидетельствует о достаточности информации о старении организма, включенной в разработанную нами модель биологического возраста.
Для исследования факторов, замедляющих или ускоряющих процессы старения, необходимо деление испытуемых минимум на 3 функциональных класса на основе разницы между биологическим возрастом и должным биологическим возрастом каждого индивидуума (табл. 2).
После данной процедуры были отмечены более детальные возрастные различия (рисунок).
На рисунке выясняются следующие особенности: 1) отсутствие обследованных второго и третьего функциональных классов у 18-19-летних мужчин; 2) появление испытуемых второго и третьего класса в седьмом десятилетии; 3) наличие обследуемых только второго класса в восьмом десятилетии; 4) присутствие испытуемых первого и второго классов в девятом десятилетии.
Таким образом, старение мужчин имеет неравномерный характер, зависящий от индивидуального состава по функциональному классу, исследуемой популяции.
Предлагаемый метод определения биологи -ческого возраста по физической работоспособности и адаптации сердечно-сосудистой системы к физической нагрузке апробирован в исследованиях влияния различных факторов на темп старения.
Возможности применения метода достаточно широки. Его необходимо использовать для дис-
Таблица 2
Функциональные классы
ä90 Г - 80-( 70-, 60-î 50; 40-î 30: 20; 101 0L
■ 1 (от -5 до -15 лет)
□ 2 (от -4,9 до +4,9 лет)
□ 3 (от +5 до +15 лет)
60-69 70-79
Возрастные группы Биологический возраст мужчин
Классы Отклонения БВ от попу- Характеристика 7
ляционного стандарта старения
Первый От -15,00 до -5,00 лет Замедленное 8
Второй От -4,99 до +4,99 лет Физиологическое 9
Третий От +5,00 до +15,00 лет Преждевременное
пансеризации людей зрелого и предпенсионного возраста, оценки эффективности воздействий, направленных на замедление темпов старения, изучения влияния различных социальных, экологических и биологических факторов на состояние здоровья и скорость старения.
ВЫВОДЫ
1. В процессе старения снижается субмаксимальная физическая работоспособность в результате ухудшения адаптации сердечно-сосудистой системы к физической нагрузке.
2. Ведущим фактором скорости возрастных изменений в возрастных группах является соотношение числа людей с ускоренным, средним и замедленным темпом старения.
3. Определение биологического возраста по физической работоспособности является методом объективной оценки темпа старения человека.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белозерова Л.М. Способ определения биологического возраста человека. Патент № 2102924, 12 января 1998. 12.
2. Белозерова Л.М. Работоспособность и возраст. Избранные труды. Пермь; 2001. 328.
3. Бульер Ф. Определение биологического возраста. Женева: ВОЗ; 1971. 71.
4. Войтенко В.П. Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Общие проблемы биологии. М.; 1987; 6: 64-105.
5. Войтенко В.П., Токарь A.B., Полюхов А.М. Геронтология и гериатрия. 1984. Ежегодник. Биологический возраст. Наследственность и старение. Киев; 1984. 133-137.
6. Дубина Т.Л., Разумович А.Н. Введение в экспериментальную геронтологию. Минск: Наука и техника; 1975. 168.
Минц А.Я., Дубина Т.Л. Геронтология и гериатрия. 1984. Ежегодник. Биологический возраст. Наследственность и старение. Киев; 1984. 62-66.
cations. Los Angeles, 1986. 397.
Поступила 10.01. 2008
