CC BY
26Физиология
УДК 796/61
© 2015 О.Л. Нифонтова, Н.Н. Сетяева, В.З. Коньков, К.С. Конькова
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ СПОРТСМЕНОВ, ПОСТОЯННО ПРОЖИВАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА
Проведено обследование дыхательной системы 75 студентов мужского пола, проживающих в условиях Севера. Целью работы являлось выявление особенностей функций внешнего дыхания у лиц, не занимающихся спортом и спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса. Основные показатели функции внешнего дыхания определяли с помощью аппаратно-программного комплекса «Спиро-Спектр». Нами выявлено, что высокие физические нагрузки циклического характера в условиях Севера способствуют экономизации функции системы внешнего дыхания, но при этом могут повышать риск развития обструктивных нарушений.
Ключевые слова: спортсмены, дыхательная система, студенты, Север.
Введение. Общепризнанно, что двигательная активность является мощным фактором укрепления здоровья, профилактики заболеваний, повышения уровня функционального состояния, а также позволяет эффективно приспосабливаться к современным условиям окружающей среды [4]. Под влиянием физических нагрузок в организме спортсмена развивается структурно-функциональный комплекс изменений. Большую роль в этом процессе играет дыхательная система, оптимизация функционирования которой является необходимым условием достижения спортсменами высоких результатов [2, 3].
Особый интерес вызывает проблема адаптации организма человека к физическим нагрузкам в специфичных климатических условиях Севера Российской Федерации, так как на организм спортсмена помимо высоких физических нагрузок действует целый комплекс негативных внешних факторов.
Материал и методы исследования. Исследование проводилось в 2013-2015 гг. на кафедре медико-биологических дисциплин и безопасности жизнедеятельности (МБДиБЖ) Сургутского государственного педагогического университета (СурГПУ). Измерения функциональных показателей дыхательной системы проводились у студентов 1-3 курсов.
В исследование были включены студенты 1 и 2 группы здоровья. Исключения составили студенты, имеющие заболевания системы дыхания и систем, которые влияют на функцию внешнего дыхания хронического характера.
Из общего числа обследованных (n = 75) выделены 2 экспериментальные группы спортсменов циклических (n = 25) и ациклических видов спорта (n = 25), и 1 контрольная группа -лица, спортом не занимающиеся (n = 25). Все спортсмены имели квалификацию не ниже 1 спортивного разряда и систематически занимались спортом не менее 6 дней в неделю по 1,5-2 часа в день. Средний возраст первой группы составил 19,32 ± 0,23 лет; второй -18,92 ± 0,18 лет; третей - 18,88 ± 0,19 лет.
Информацию о функциональном состоянии дыхательной системы получили с помощью аппаратно-программного комплекса «Спиро-Спектр» (Россия, г. Иваново) в условиях темпе-
ратурного комфорта, в первой половине дня, после 20-минутного отдыха, в исходном положении сидя, при этом положение грудной клетки вертикально.
Перед проведением измерений испытуемым был предложен подробный инструктаж о выполнении дыхательных маневров, при необходимости осуществлялась демонстрация процедуры исследования.
С помощью теста Шапиро-Уилка осуществлялась проверка измеренных переменных на нормальность распределения. Статистическая обработка результатов проводилась с использованием t-критерия Стьюдента в статистических программах «BIOSTAT» и программного обеспечения Microsoft Excel 2007.
Результаты исследование и обсуждение. Как известно, жизненная емкость легких (ЖЕЛ) является важным функциональным показателем возможностей внешнего дыхания и отражает максимальную возможность глубины дыхания [5]. Анализ полученных данных показал, что ЖЕЛ во всех группах обследованных студентов была несколько выше нормы. Такое превышение в контрольной группе составило 7,10 %, в группе спортсменов ациклических видов спорта - 14,00 %, циклических видов - 17,20 %. Кроме того, выявлено, что у представителей циклических видов спорта среднее значение ЖЕЛ было достоверно (р = 0,041) выше, чем у студентов не занимающихся спортом (табл. 1).
Резервными объемами вдоха (РОвд) и выдоха (РОвыд) принято считать максимальные объемы, которые человек может дополнительно вдохнуть и выдохнуть после спокойного вдоха или выдоха соответственно [7]. В наших исследованиях достоверно значимых различий в изучаемых группах выявлено не было. Однако средние значения РОвд и РОвыд у спортсменов циклических видов спорта были чуть выше, чем у спортсменов, занимающихся ациклическими видами спорта и лиц контрольной группы. Поскольку РОвд определяет способность респираторной системы увеличивать количество вентилируемого воздуха [1], то можно говорить о том, что у спортсменов циклических видов спорта имеется большая возможность для повышения вентиляции лёгких за счет увеличения данных объемов как в состоянии покоя, так и при выполнении физической нагрузки [1].
Таблица 1
Показатели спокойного дыхания студентов с разным уровнем двигательной активности (М ± т)
Показатель Циклические виды спорта (n = 25) Ациклические виды спорта (n = 25) Контрольная группа (n = 25) Достоверность различий (p)
ЖЕЛ, л 6,34±0,19 6,24±0,22 5,91±0,24 -
ЖЕЛ, % 117,20±2,93 114,00±3,24 107,10±3,81 Р1-3 = 0,041
РОвд, л 3,17±0,16 3,11±0,16 2,84±0,15 -
РОвыд, л 2,13±0,15 2,01±0,17 2,04±0,14 -
ДО, л 1,02±0,09 1,04±0,08 1,04±0,08 -
ЧД, в мин 15,28±0,84 18,94±1,01 19,53±1,05 Р1-2 = 0,011 Р1-3 = 0,003
SpO2, % 97,68±0,25 96,68±0,38 96,28±0,28 P1-2 = 0,032 P1-3 = 0,027
Примечание: здесь и дальше по тексту 1 - циклические виды спорта, 2 - ациклические виды спорта, 3 -контрольная группа.
Величина объема дыхания является важным показателем функции системы внешнего дыхания, который влияет на объем альвеолярного мертвого пространства [6, 8]. Достоверно значимых различий по данному показателю выявлено не было. Стоит отметить, что средние
значения дыхательного объема (ДО) во всех обследованных группах превышали норму (300-500 мл) почти в 2 раза, что является отражением процесса увеличения количества функционирующих альвеол [6].
Изучение показателя частоты дыхания (ЧД) выявило значимые различия в обследованных группах. Так, в группе циклических видов спорта среднее значение данного показателя было меньше на 3,66 движения, чем в группе ациклических видов спорта (р = 0,011) и на 4,25 движения - чем в контрольной группе (р = 0,003).
Содержание кислорода в артериальной крови, изучаемое нами по показателю SpO2 во всех изучаемых группах соответствовало норме. Нормальная величина SpO2 у людей молодого и среднего возраста находится в диапазоне 96-98 % [10]. Однако у представителей циклических видов спорта данный показатель достоверно выше, чем у не занимающихся спортом лиц (р = 0,027) и спортсменов ациклического вида спорта (р = 0,032).
По мнению А.Б. Гудкова и О.Н. Поповой неразрывно связанным выражением механических свойств легких является тест форсированного выдоха, в котором проявляется взаимосвязь между объемом легких, внутригрудного давления и сопротивлением дыхательных путей [1]. Результаты сравнений основных показателей форсированного дыхания в изучаемых группах представлены в таблице 2.
Наибольшие значения по всем показателям зафиксированы у представителей циклического спорта. Установлено, что ИТ во всех исследуемых группах соответствовал норме, однако у представителей контрольной группы этот показатель был достоверно выше, по сравнению с таковыми у спортсменов циклических и ациклических видов спорта (р = 0,013 и р = 0,031 соответственно), что может говорить о том, что высокие физические нагрузки в условиях Севера могут быть причиной обструктивных нарушений легких.
Таблица 2
Показатели форсированного выдоха студентов с разным уровнем двигательной активности ^ ± m)
Показатель Циклические виды спорта (п = 25) Ациклические виды спорта (п = 25) Контрольная группа (п = 25) Достоверность различий (р)
ФЖЕЛ, л 5,72±0,21 5,53±0,23 5,47±0,18 -
ФЖЕЛ, % 110,40±4,14 106,20±4,15 104,00±3,29 -
ОФВ1, л 5,25±0,18 5,08±0,17 5,24±0,18 -
ОФВ1, % 119,50±4,13 115,60±4,12 118,00±3,65 -
ИТ, % 83,54±1,98 83,20±2,74 90,42±1,77 Р1-3 = 0,013 Р2-3 = 0,031
ИТ, % от должного 101,50±2,31 100,40±3,31 109,30±2,14 Р1-3 = 0,017 Р2-3 = 0,029
Немаловажное значение при оценивании вентиляционной функции легких имеет вопрос о резервах системы дыхания, которые можно оценить по показателю максимальной вентиляции легких (МВЛ) [9].
Как видно из таблицы 3, наибольшие значения МВЛ зафиксированы у представителей циклических видов спорта. При этом именно у этой группы средние значения данного показателя соответствовали норме (98,84 ± 3,79 % от должного уровня), в то время как у спортсменов ациклических видов спорта и лиц контрольной группы среднее значение МВЛ было несколько ниже нормы (84,76 ± 4,22 % и 87,20 ± 5,17 % соответственно). Кроме того, выявлены достоверно (р = 0,017) значимые различия при сравнении циклических видов спорта и студентов, не занимающихся спортом.
Также стоит отметить, что ЧД при МВЛ у спортсменов циклических видов спорта имела достоверно высокие значения (р = 0,029) по сравнению с таковыми у лиц контрольной группы.
Таблица 3
Показатели МВЛ студентов с разным уровнем двигательной активности (М ± т)
Показатель Циклические виды спорта (п = 25) Ациклические виды спорта (п = 25) Контрольная группа (п = 25) Достоверность различий (р)
МВЛ, л 188,10±8,05 163,30±8,64 169,00±10,40 Р1-2 = 0,041
МВЛ, % 98,84±3,79 84,76±4,22 87,20±5,17 Р1-2 = 0,017
ЧД, в мин. 54,83±3,87 47,35±3,71 44,89±2,12 Р1-3 = 0,029
Таким образом, у спортсменов циклических видов спорта более низкие значения дыхательного объема и частоты дыхательных движений являются отражением экономизации функций системы внешнего дыхания. Высокие показатели максимальной вентиляции легких у спортсменов циклических видов спорта свидетельствуют о повышенных предельных возможностях системы внешнего дыхания. Однако снижение значений индекса Тиффно у спортсменов, особенно у представителей циклических видов спорта, говорят о том, что высокие физические нагрузки в условиях севера могут быть причиной снижения воздушной проходимости в средних и мелких бронхиолах и повышать риск развития обструктивных нарушений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Гудков А.Б. Внешнее дыхание человека на Европейском Севере : монография / А.Б. Гудков, О.Н. Попова. Архангельск : Северный государственный медицинский университет, 2012. 252 с.
2 Зуев О.А. Адаптация дыхательной и сердечно-сосудистой системы девушек-легкоатлеток к физическим нагрузкам скоростно-силовой направленности : автореф. дис. ... канд. биол. наук. Челябинск, 2009. 23 с.
3 Кашутина Т.Е. Комплексная оценка физической работоспособности, показателей кровообращения и дыхания у спортсменов разных специализаций и уровня подготовленности : автореф. дис. ... канд. биол. наук. Ярославль, 2009. 22 с.
4 Койносов А.П. Адаптация детей к занятиям спортом на Севере. Шадринск : Шадринский Дом Печати, 2008. 177 с.
5 Осипенко Е.В. Совершенствование функций внешнего дыхания у младших школьников / Е.В. Осипенко, С.В. Севдалев. Гомель : ГГУ им. Ф. Скорины, 2013. 212 с.
6 Попова О.Н. Компенсаторно-приспособительная перестройка системы внешнего дыхания у жителей Крайнего Севера / О.Н. Попова, Н.А. Глебова, А.Б. Гудков // Экология человека. 2008. № 10. С. 31-33.
7 Сахно Ю.Ф. Исследование вентиляционной функции легких : учебно-методическое пособие / Ю.Ф. Сахно, Д.В. Дроздов, С.С. Ярцев. М. : Изд-во РУДН, 2005. 84 с.
8 Смолина В.С. Динамика статических легочных объемов и емкостей в годовом цикле у детей младшего школьного возраста, жителей Европейского Севера / В.С. Смолина, А.А. Завьялова // Экология человека. 2013. № 10. С. 55-59.
9 Чупакова Л.В. Изменения показателей легочной вентиляции в годовом цикле у детей старшего школьного возраста, уроженцев Европейского Севера / Л.В. Чупакова, Ф.А. Щербина, В.С. Смолина // Экология человека. 2012. № 8. С. 50-53.
10 Шурыгин И.А. Мониторинг дыхания: пульсоксиметрия, капнография, оксиметрия. СПб.: Невский Диалект; М.: БИНОМ, 2000. 301 с.: ил.
Статья принята в печать 9 декабря 2015 г.
Рецензент Зайцев В.В. доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой физиологии и биохимии сельскохозяйственных животных, декан факультета биотехнологии и ветеринарной медицины ГОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия».
