CC BY
13гемодинамические характеристики работоспособности спортсменов с учетом вегетативной регуляции
УДК/UDC 612.176.4
Поступила в редакцию 06.01.2021 г.
Информация для связи с автором: anitar2002@rambler.ru
Соискатель С.А. Шерстюк1
Доктор медицинских наук, профессор Л.В. Капилевич1, 2 Кандидат педагогических наук, доцент А.А. Шерстюк3
1 Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск
2 Сибирский государственный медицинский университет, Томск
3 Сибирский государственный университет физической культуры и спорта, Омск
hemodynamic features of athletes' physical working capacity in view of autonomic regulation type
Applicant S.A. Sherstyuk1
Dr. Med., Professor L.V. Kapilevich1, 2 PhD, Associate Professor A.A. Sherstyuk3
1 National Research Tomsk State University, Tomsk
2 Siberian State Medical University, Tomsk
3 Siberian State University of Physical Culture and Sport, Omsk
Аннотация
Цель исследования - выявить гемодинамические характеристики работоспособности спортсменов высокой квалификации с учетом вегетативной регуляции при выполнении нагрузок аэробной и анаэробной направленности.
Методика и организация исследования. В исследовании принял участие 51 квалифицированный спортсмен: 17 гандболистов в возрасте 18-29 лет, стаж занятий спортом - от 10 до 15 лет, и 34 велосипедиста (трек) в возрасте 22-26 лет, стаж занятий - от 7 до 10 лет. Обе группы были приняты в качестве экспериментальных (ЭГ 1 и ЭГ 2). В исследовании также приняла участие контрольная группа (КГ), которая состояла из 17 здоровых молодых людей, активно спортом не занимающихся, в возрасте 18-29 лет. Оценка систоло-диастолических показателей миокарда проводилась с помощью ЭХО-допплеркардиографии. Применялось диагностическое оборудование: ультразвуковые сканеры «GEVIVIDE 95», «GEVIVIDI». Измерялись параметры ремоделирования левого желудочка (ЛЖ). Для оценки гемодинами-ческих параметров диастолической функции использовались показатели трансмитрального кровотока. С целью исследования вариабельности сердечного ритма (ВСР) в состоянии покоя на приборе «ВНС-микро» были произведены измерения в группе квалифицированных велосипедистов (n=34). Проанализированы временные и спектральные (частотные) параметры ВСР, отражающие состояние вегетативной регуляции ритма спортсменов. Кроме того, в исследовании определялась разница в уровне общей выносливости (тест Купера) спортсменов и лиц, спортом не занимающихся, и данных мор-фометрических и гемодинамических показателей сердца. Результаты исследования и выводы. Диастолические показатели трансмитрального кровотока (Е/А, IVRT, ЕТ) в покое могут рассматриваться как прогностические при определении способности человека к перенесению физических нагрузок аэробной и анаэробной направленности. При правильно организованном тренировочном процессе у квалифицированных спортсменов показатели вегетативной регуляции, геометрии ЛЖ, гемодинамические показатели диастолы в покое не выходят за пределы физиологической нормы. При этом результативность физической нагрузки спортсменов на достоверном уровне выше, чем у лиц, не занимающихся спортом.
Ключевые слова: адаптация, миокард, трансмитральный кровоток, ремоде-лирование, физическая нагрузка, спортсмены высокой квалификации.
Abstract
Objective of the study was to identify hemodynamic features of the physical working capacity of highly-skilled athletes under aerobic and anaerobic physical loads taking into account the type of autonomic regulation. Methods and structure of the study. Sampled for the study were 51 qualified athletes: 17 handball players aged 18-29 years with 10-15 years of sports experience; 34 racing cyclists aged 22-26 years with 7-10 years of sports experience. Both groups were taken as the Experimental ones (EG-1 and EG-2). The study also involved the Control Group (CG), which consisted of 17 healthy young males aged 18-29 years who were not actively involved in sports. The systolic and diastolic ventricular function was evaluated by Doppler echocardiography performed using the ultrasonic scanners "GEVIVIDE 95", "GEVIVIDI". The left ventricular remodelling indices were measured. The hemodynamic parameters of the diastolic function were assessed based on the transmitral flow indices. The racing cyclists (n=34) were subjected to the heart rate variability test (at rest) using the "VNS-Micro" device. We also analyzed the temporal and spectral (frequency) parameters of HRV that reflect the state of autonomic regulation in the athletes. In addition, we determined the differences in the overall endurance rates (Cooper's test) between the athletes and non-athletes, as well as the cardiac wall motion and cardiac hemodynamic indices.
Results and conclusions. The diastolic indicators of the transmitral flow (E/A, IVRT, ET) at rest can be considered as predictive measures in determining the exercise capacity (both aerobic and anaerobic) of an individual. In terms of the properly organized training process, the athletes' autonomic regulation, left ventricular geometry, and hemodynamic parameters of the diastolic function at rest did not go beyond the limits of the physiological norm. At the same time, the athletes' physical load tolerance was significantly higher than that of the non-athletes.
Keywords: adaptation, myocardium, transmitral flow, remodelling, physical load, highly-skilled athletes.
№4 • 2021 Апрель | April
http://www.teoriya.ru
□ и
£ г. CL
ч—
О 0J и
G CL ' -о с га
О (U .с Н
Введение. В квалифицированном спорте адаптация сердечно-сосудистой системы (ССС) к физическим нагрузкам оценивается по систолическим и диастолическим показателям кровообращения, показателям вегетативной регуляции сердечной деятельности и т. д. Вегетативная регуляция отражает возможности влияния симпатической и парасимпатической нервной системы на ритм работы сердца с учетом действия гуморальных факторов [3, 8].
Показатели метаболических изменений мышечной деятельности отражают готовность ССС к физическим нагрузкам, в том числе к гликолитическим. При этом необходимо учитывать уровень гликолитической емкости и его взаимосвязь с морфометрическими и гемодинамическими показателями адаптированного к нагрузке спортивного сердца [5, 6].
Цель исследования - получение новых знаний о гемо-динамических параметрах работы сердца спортсменов высокой квалификации с учетом вегетативной регуляции сердечной деятельности, при выполнении нагрузок аэробной и анаэробной направленности.
Методика и организация исследования. В исследовании приняли участие три группы молодых мужчин 18-29 лет, по 17 человек в каждой. Две группы квалифицированных спортсменов со стажем занятий 7-15 лет (экспериментальная группа ЭГ 1 - гандболисты и экспериментальная группа ЭГ 2 - велосипедисты) и группа здоровых мужчин (контрольная группа КГ), активно спортом не занимающихся.
В ходе исследования оценивались и сравнивались показатели работы ССС спортсменов и здоровых молодых людей в состоянии покоя и при выполнении нагрузок аэробной (тест Купера, м) направленности. С целью оценки работы ССС и определения уровня анаэробной гликолитической работоспособности спортсменов высокой квалификации в исследовании проводился тест «Бег на 300 м», рекомендованный в программе подготовки квалифицированных гандболистов Венгерской Республики для определения уровня развития специальной выносливости и анаэробной гликолитической емкости (с оценкой уровня лактата крови на 3-6-9-й мин восстановления). Исследование проводилось на базе БУЗОО «ГКБ № 1 им. Кабанова А. Н.» с апреля 2018 г по март 2019 г Для оценки систоло-диастолических показателей работы миокарда применялась ЭХО-допплеркардиография (ЭХО-КГ), которая проводилась с помощью ультразвуковых сканеров «GE VIVID E 95» и «GE VIVID I». Измерялись параметры ремоделирования левого желудочка (ЛЖ) [2]:
В состоянии покоя оценивались и анализировались ге-модинамические составляющие диастолической функции (показатели трансмитрального кровотока): максимальная скорость раннего диастолического наполнения (Пик Е), м/с; максимальная скорость наполнения в систолу предсердий (Пик А), м/с; соотношение пиков Е к А (Е/А) у. е.; время изово-люмического расслабления ЛЖ (IVRT) в миллисекундах, мс; время выброса (ЕТ), мс.
С целью исследования вариабельности сердечного ритма (ВСР) также в состоянии покоя на приборе «ВНС-микро» (Компании «Нейрософт» Россия) были проанализированы
временные и спектральные (частотные) параметры ВСр от- Соотношение скоростей потоков Е/А в виде «супернормального» ремоделирования диастолического наполнения [4] Таблица 1. Показатели кровотока наблюдаемых ЭГ 1, ЭГ2 и КГ, п=17, Х±а, p <0,05
ражающие состояние вегетативной регуляции ритма спортсменов.
Результаты исследования и их обсуждение. В табл. 1 представлены показатели ЧСС (частота сердечных сокращений) и трансмитрального кровотока наблюдаемых групп. Очевидна достоверная разница в показателях ЧСС в покое между группами спортсменов и лицами, активно спортом не занимающимися. Эта разница объясняется наличием экономи-зации деятельности ССС у спортсменов. Более точно эконо-мизация объясняется значениями систоло-диастолических показателей. Так, заметно, что величины отношения показателей трансмитрального кровотока Е/А (у. е.) у спортсменов ЭГ 1 и ЭГ 2 на достоверном уровне лучше, чем у лиц КГ, спортом не занимающихся. В показателях ^Т (времени изово-люмического расслабления, мс) и ЕТ (времени выброса, мс) также определены достоверно лучшие значения у спортсменов [3]. На наш взгляд, эти значения (Е/А) можно охарактеризовать как гемодинамический маркер спортивного сердца с «супернормальной» конфигурацией трансмитрального кровотока (рис. 1).
Важно отметить, что в результате исследования параметры ремоделирования миокарда сердца можно отнести к нормальному типу геометрии ЛЖ у всех обследованных групп. Даже выявленные статистически достоверные различия между спортсменами и лицами, не занимающимися спортом, не выходят за рамки физиологической нормы. Очевидно, что при грамотно построенном тренировочном процессе спортсмены могут достигать высокой квалификации с проявлением высокого уровня физических способностей, в том числе связанных с выносливостью, причем без нарушений параметров нормальной геометрии ЛЖ (см. рисунок) [4-6].
Данное утверждение подкрепляется результатами данных ЭХО-КГ, анализа влияния параметров вегетативной регуляции ритма, представленными в табл. 2. Для этого с целью оценки нейрогуморальных влияний на регуляцию сердечного ритма исследовались показатели вариабельности ритма сердца (ВСР) и ремоделирования сердечной механики в диастолу [4]. Показатели вариабельности сердечного ритма лиц ЭГ 2 отражены в сравнении с величи-
№ Показатели Группы обследуемых
ЭГ 1 (n=17). Гандбол ЭГ 2 (n=17). Велоспорт КГ (n=17)
1 ЧСС уд/мин 64,5±7,62* 63,2±5,81* 75,5±4,2
2 Е/А у. е. 2,33±0,42* 2,22±0,20* 1,43±0,41
3 IVRT мс 100,27±19,76* 95,33±21,45* 65,5±22,5
4 ЕТ мс 605,16±155,21* 635,18±170,45* 380,3±100,54
* - достоверность различий с контрольной группой (р<0,05).
56
http://www.teoriya.ru
№4^ 2021 Апрель | April
Таблица 2. Статистические и спектральные показатели вариабельности сердечного ритма (ВСР), п=17, х±а
Показатели группы RRNN,мс SDNN,мс pNN50, % TP, мс2 VLF, % LF, % HF, %
ЭГ 2 (п=17), Велоспорт 906,47±143,27 96,55±48,13 40,36±20,85 3636,7±2114,0 31,34±14,74 32,08±10,95 36,06±15,01
Средние норм. значения ВСР 800±56 110±35 22±13,6 3150±1018 28,65±11,24 33,68±9,04 35,79±14,74
нами нормативных значений для молодых мужчин. Данные получены в рамках работы экспериментальной «площадки» медико-биологического обеспечения спортсменов циклических видов спорта.
Результаты исследования (табл. 2) показывают незначительное преобладание парасимпатического влияния (SDNN, мс, HF %) на генерацию импульсов синусового ритма с равномерным воздействием гуморального и симпатического компонентов. Данное влияние парасимпатического отдела ВНС позволяет считать группу обследуемых спортсменов находящейся в форме достаточной готовности к перенесению нагрузок высокой интенсивности и достижению высоких спортивных результатов [2].
Исследование уровня общей и специальной выносливости (работоспособности) позволило определить, что приведенные данные по работе ССС в покое могут являться ориентирами по определению готовности организма человека к физическим нагрузкам. Это было подтверждено результатами тестирования лиц ЭГ1 и КГ при выполнении заданий «Тест Купера» (м) и «Бег на 300 м» (с).
По результатам теста Купера спортсмены показали достоверное преимущество в преодоленной в ходе теста дистанции более чем на 680 м по сравнению с лицами КГ [5]. Сравнение в тесте «Бег на 300 м» (с) ЭГ1 и КГ рассматривалось как некорректное, так как тест связан с проявлением гликолитической (скоростной) выносливости. Вместе с тем спортсмены с нормальной геометрией ЛЖ и незначительным преобладанием парасимпатического влияния на генерацию импульсов синусового ритма показали достаточно высокую анаэробную гликолитическую емкость при титре лактата 9-11 ммоль/л, что наблюдалось на 3-й мин восстановления после теста [1, 5]. Возможно, что показатель отношения Е/А, отражающий соотношение скоростей потоков в виде «супернормального» ремоделирования диастолического наполнения, может рассматриваться и как отражающий готовность спортсмена к различным нагрузкам, а также определяющий в прогностическом плане уровень анаэробной гликолитиче-ской емкости. При исследовании диастолических показателей работы сердца в фазе восстановления после анаэробной гликолитической нагрузки (Бег на 300 м) нами определено, что показатель ранней диастолы (IVRT) имеет высокую корреляционную связь с уровнем лактата крови (r=0,82 при значении лактата более 11,5±2,5 ммоль/л). Это значение определено на 3-й мин восстановления. Вклад данного компонента в общее время диастолы отражает объемные возможности левого желудочка (конечно-диастолический объем) перед его сокращением.
Выводы. Диастолические показатели трансмитрального кровотока (Е/А, IVRT, ЕТ) в покое могут рассматриваться как прогностические при определении способности человека к перенесению физических нагрузок аэробной и анаэробной направленности. При правильно организованном тренировочном процессе у квалифицированных спортсменов показатели вегетативной регуляции, геометрии ЛЖ, гемодинамические показатели диастолы в покое не выходят за пределы физиологической нормы. При этом результативность физической нагрузки спортсменов на достоверном уровне выше, чем у лиц, не занимающихся спортом.
Литература
Бутова О.А. Адаптация к физическим нагрузкам: анаэробный метаболизм мышечной ткани / О.В. Бутова, С.В. Масалов // Вестник Нижегородского университета Н.И. Лобачевского. - 2011. - № 1. - С. 123-128.
Горбенко А.В. Спортивное сердце: норма или патология / А.В. Горбенко и др. // Патология кровообращения и кардиохирургия. - 2020. - Т. 24. - № 2. - С. 16-25. Коваленко В.Н. Физиология сердца (физиология, изменения при патологических состояниях) / В.Н. Коваленко, Н.И. Яблучанский // Вюн. Харк. нац. ун-та. - 2003. - №. 597 - С. 1-14. Шахнович П.Г. Диастолическая дисфункция миокарда: эхокар-диографический феномен или вид сердечной недостаточности? / П.Г Шахнович и др. // Вестник Российской военно-медицинской академии. - 2015. - 3 (51). - С. 54-57.
Шерстюк С.А. Экспериментальное обоснование резервных адаптационных возможностей физиологически спортивного сердца по трансмитральному кровотоку у квалифицированных спортсменов / С.А. Шерстюк и др. // Международный научно-исследовательский журнал. - 2020. - № 7 (97), Ч. 2. - С. 57-61. Шерстюк С.А. Новые аспекты оценки адаптации к физическим нагрузкам: физиологически спортивное сердце и трансмитральный кровоток в условиях аэробно-анаэробного метаболизма мышечной деятельности / С.А. Шерстюк и др. // Международный научно-исследовательский журнал. - 2020. - № 8 (98). - Ч. 2. -С. 80-86.
Шерстюк С.А. Медико-биологическая «площадка» как основа обеспечения подготовки спортсменов высокой квалификации в циклических видах спорта / С.А. Шерстюк, В.Н. Коновалов, М.А. Шерстюк // Медицинское обеспечение спорта высших достижений: матер. XII Междунар. науч. конференции по вопросам состояния и перспективам развития медицины в спорте высших достижений. - М., 2018. - С. 128-130.
References
Butova O.A., Masalov S.V. Adaptatsiya k fizicheskim nagruzkam: an-aerobny metabolizm myshechnoy tkani [Adaptation to physical activity: anaerobic metabolism of muscle tissue]. Vestnik Nizhegorodskogo universiteta N.I. Lobachevskogo. 2011. No. 1. pp. 123-128. Gorbenko A.V. Sportivnoe serdtse: norma ili patologiya [Athletic heart: norm or pathology]. Patologiya krovoobrashcheniya i kardikhirurgiya. 2020. V. 24. No. 2. pp. 16-25.
Kovalenko V.N., Yabluchanskiy N.I. Fiziologiya serdtsa (fiziologiya, izmeneniya pri patologicheskikh sostoyaniyakh) [Heart physiology (physiology, changes in pathological conditions)]. VIsn. Khark. nats. un-ta. 2003. No. 597.pp. 1-14.
Shahnovich P.G. Diastolicheskaya disfunktsiya miokarda: ekhokar-diograficheskiy fenomen ili vid serdechnoy nedostatochnosti? [Diastolic myocardial dysfunction: echocardiographic phenomenon or type of heart failure?]. Vestnik Rossiyskoy voenno-meditsinskoy aka-demii. 2015. 3 (51). pp. 54-57.
Sherstyuk S.A. Eksperimentalnoe obosnovanie rezervnykh adaptatsion-nykh vozmozhnostey fiziologicheski sportivnogo serdtsa po transmitral-nomu krovotoku u kvalifitsirovannykh sportsmenov [Experimental substantiation of reserve adaptive capabilities of physiologically athletic heart in terms of transmitral blood flow in elite athletes]. International research journal. 2020. No. 7 (97), V. 2. pp. 57-61.
Sherstyuk S.A. Novye aspekty otsenki adaptatsii k fizicheskim nagruzkam: fiziologicheski sportivnoe serdtse i transmitralny krovotok v usloviyakh aerobno-anaerobnogo metabolizma myshechnoy deyatel-nosti [New aspects of assessment of adaptation to physical activity: physiologically athletic heart and transmitral blood flow in conditions of aerobic-anaerobic metabolism of muscle activity]. International research journal. 2020. No. 8 (98). V. 2. pp. 80-86. Sherstyuk S.A., Konovalov V.N., Sherstyuk M.A. Mediko-biologiches-kaya «ploshchadka» kak osnova obespecheniya podgotovki sportsmenov vysokoy kvalifikatsii v tsiklicheskikh vidakh sporta [Biomedical "foundation" as basis for ensuring elite cyclic athletes' training]. Med-itsinskoe obespechenie sporta vysshikh dostizheniy [Medical support of elite sports]. Proceedings XII international scientific conference on the state and prospects for development of medicine in elite sports. Moscow, 2018. pp. 128-130.
Krivoshchekov S.G., Balioz N.V., Nekipelova N.V., Kapilevich L.V. Age, gender, and individually-typological features of reaction to sharp hypoxic influence. Human Physiology, 2014. V.40, no. 6. pp.613-622.
№4 • 2021 Апрель | April
http://www.teoriya.ru
