CC BY
8
УДК 796.011 DOI: 10.24412/2305-8404-2023-2-84-90
ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ СПОРТИВНУЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ
Н.В. Попова, В.Н. Рыбаков, Ю.П. Балакин
Проанализированы теоретические и практические аспекты генотипической оценки физиологических функций, определяющих спортивную работоспособность. Представлены вариации показателей наследуемости характеристик сердечно-сосудистой системы, крови и дыхания, выражающие вероятную степень генетической детерминации их изменчивости в связи с возрастом и полом. Выделены и проанализированы признаки, отличающиеся высокой, умеренной и слабой степенью наследуемости, что позволяет выбрать оптимальное количество методов и тестов для оценки выделенных компонентов и изменения содержания воспитания с учетом стадии спортивной подготовленности и критериев эффективности выбранных упражнений.
Ключевые слова: спортивная работоспособность, физическая работоспособность, артериальная гипертензия генотипическая оценка, физиологические функции.
GENOTYPICAL ASSESSMENT OF PHYSIOLOGICAL FUNCTIONS DETERMINING SPORTS PERFORMANCE
Popova N.V., candidate of pedagogical sciences, associate professor, natalie-barnaul77@ bk.ru, Russia, Barnaul, Altai State Pedagogical University,
Rybakov V.N., candidate of pedagogical sciences, associate professor, p0p-n4ta@yan-dex.ru, Russia, Barnaul, Altai State Technical University named after I.I. Polzunov, Balakin Yu.P., senior lecturer, nvp140977@ mail.ru, Russia, Barnaul, Barnaul Law Institute of the Ministry of Internal Affairs of Russia
Theoretical and practical aspects of the geno-typic assessment of physiological functions that determine sports performance are analyzed. Variations of heritability indicators of the characteristics of the cardiovascular system, blood and respiration are presented, expressing the probable degree of genetic determination of their variability due to age and gender. Characteristics characterized by high, moderate and low degree of heritability have been identified and analyzed, which allows choosing the optimal number of methods and tests for evaluating the selected components and changing the content of education, taking into account the stage of sports preparedness and the criteria for the effectiveness of the selected exercises.
Key words: sports performance, physical performance, arterial hypertension, genotypic assessment, physiological functions.
Попова Наталья Владимировна, канд. пед. наук, доц., natalie-barnaul77@bk.ru, Россия, Барнаул, Алтайский государственный педагогический университет,
Рыбаков Владимир Николаевич, канд. пед. наук, доц., p0p-n4ta@yandex.ru, Россия, Барнаул, Алтайский государственный технический университет имени И.И. Ползунова,
Балакин Юрий Петрович, старший преподаватель, nvp140977@mail.ru, Россия, Барнаул, Барнаульский юридический институт МВД России
Сердечно-сосудистые заболевания на протяжении длительного времени остаются одной из самых актуальных проблем людей как пожилого, так и молодого возраста. Согласно данным статистики почти 48 % от общего количества смертей приходится на заболевания сердечно-сосудистой системы, из них 80 % составляют инфаркты [1].
Как показывают ранее проведенные исследования, регулярная и оптимальная физическая активность укрепляет различные системы организма, снижает риск гипертонической болезни, сахарного диабета второго типа, а также оказывает благоприятное действие на
психику человека, помогая избавиться от стресса, а также при лечении депрессивных расстройств [2, 3].
Физическая работоспособность (спортивная) характеризуется как показатель состояния здоровья человека (спортсмена) [4].
Определение уровня физической подготовленности и спортивных показателей имеет практическое значение при организации занятий спортом, отборе талантливых спортсменов и определении эффективности тре -нировочного процесса при максимальной нагрузке организма.
На основе оценки уровня спортивной активности занимающиеся имеют возможность выявить тенденцию и спрогнозировать динамику развития физической выносливости и определить наиболее благоприятные периоды для ее развития. Эти данные следует использовать как при под -боре средств спортивной подготовки, так и при управлении спортивно-тренировочным процессом.
Поэтому при необходимости в диагностику и контроль функционального состояния следует включать систему мероприятий по его изменению, в том числе с применением соответствующей физической нагрузки.
Цель исследования - проанализировать теоретические и практические аспекты генотипической оценки физиологических функций, опреде -ляющих спортивную работоспособность.
Задачи исследования:
1) выделить показатели наследуемости характеристик сердечнососудистой системы, крови и дыхания, выражающие вероятную степень генетической детерминации их изменчивости в связи с возрастом и полом;
2) определить и проанализировать признаки, отличающиеся высокой, умеренной и слабой степенью наследуемости.
Методика и организация исследования. Для изучения закономерностей наследуемости и изменчивости характеристик сердечно-сосудистой системы, крови и дыхания, определяющих спортивную работоспособность, систематизированы данные генетических исследований, проведенных на выборках близнецов - детей и взрослых, представляющих разные национальные популяции [5]. Все изученные выборки удовлетворяли основным требованиям анализа полигенных признаков и составляли репрезентативные объемы. О степени генетической и средовой обусловленности инте -риндивидуальной изменчивости характеристик вегетативных функций и закономерностях их наследования авторы судили на основании сопоставления индексов наследуемости (Ь2, Н).
Результаты исследования и их обсуждение. В табл. 1 и 2 представлены вариации показателей наследуемости характеристик сердечнососудистой системы, крови, выражающие вероятную степень генетической детерминации их изменчивости в связи с возрастом и полом.
Таблица 1
Генетические детерминанты параметров сердечно-сосудистой системы (по данным разных авторов)
Характеристики сердечно-сосудистой системы Контингент, возраст Показатели наследуемости (h2, Н)
Объем сердца Близнецы 12-17 лет 0,80 (д)-0,92 (м)
Масса левого желудочка Дети 0,70
Форма и характер ЭКГ 16-24 года 0,775-0,86 (ж)-0,88 (м)
Длительность зубцов Р, R, интервала R-R Дети, взрослые 0,61-0,77-0,87
Сократительная способность миокарда 10-18 лет 0,74
Минутный объем крови, л/мин 14-16 лет 0,77-0,85
Ударный объем крови, мл 0,73-0,78
Частота сердечных сокращений (покой) 11-60 лет 0,38-0,72
Частота сердечных сокращений (нагрузка) 9-60 лет 0,51-0,91
Артериальное давление систолическое (покой) 14-60 лет 0,47-0,85 (ж)-0,87 (м)
Артериальное давление диастолическое (покой) 0,53-0,89
Артериальное давление систолическое (нагрузка) 17-53 года 0,68-0,81
Артериальное давление диастолическое (нагрузка) 0,71-0,77
Примечание: д - девочки, ж - женщины, м - мальчики, мужчины.
Выделены и проанализированы признаки, отличающиеся высокой, умеренной и слабой степенью наследуемости.
Среди признаков, характеризующих фенотипическую изменчивость сердечно-сосудистой системы, высоконаследуемыми оказались: кардио-метрические признаки, характеризующие размеры сердца, основные параметры ЭКГ (форма, длительность зубцов и интервалов), отражающие наиболее важные и относительно стабильные свойства миокарда; сократительная способность миокарда, показатели производительности сердца, максимальная рабочая ЧСС и артериальное давление крови в условиях физической и психоэмоциональной нагрузки.
Зависимость указанных характеристик от генотипа предопределяет их фенотипическую изменчивость в пределах индивидуальной нормы реакции.
Среди параметров, характеризующих состояние системы крови (табл. 2), высоконаследуемыми являются биохимические показатели мощ-
ности буферных систем, максимальной концентрации лактата, парциаль -ного напряжения углекислоты в условиях физической нагрузки, а также показатели гуморального иммунитета.
Таблица 2
Генетические детерминанты биохимических характеристик крови
(по данным разных авторов)
Биохимические характеристики крови Контингент, возраст Показатели наследуемости Н)
Кислотно-основной баланс (покой - нагрузка) Близнецы 11-16 лет 0,45-0,60
Стандартный бикарботан (покой - нагрузка) 11-16 лет 0,55-0,70
Буферные основания (покой - нагрузка) 0,56-0,75
Излишки буферных оснований (покой - нагрузка) 11-14 лет 0,56-0,70
Активность карбоангидразы (гипоксия) 14-15 лет 0,70
Концентрация лактата (макс. нагрузка) 11-16 лет 0,70-0,81
Парциальное напряжение СО2 (нагрузка — покой) 0,72-0,94
Показатели гуморального иммунитета: титр комплемента Дети, взрослые 0,935
Титр гетерофильных агглютининов 0,942
Фагоцитарная активность лейкоцитов 10-18 лет 0,88
Абсолютный уровень иммуноглобулинов 0,96
Диапазон интериндивидуальной изменчивости биохимических параметров крови как гомеостатических характеристик ограничен. Наибо -лее высокие показатели наследуемости признаков гуморальной защиты подчеркивают их биологическую значимость для поддержания работоспо -собности организма в условиях значительных мышечных напряжений, нарастающих сдвигов внутренней среды в связи с накоплением токсичных продуктов тканевой деструкции и метаболизма.
Для параметров системы дыхания характерны наиболее широкая межиндивидуальная вариабельность и адаптивная изменчивость.
Высоконаследуемыми признаками можно считать: парциальное давление О2 и СО2, реактивность вентиляторного аппарата при гиперкап-нической стимуляции, максимальные параметры вентиляции легких, потребления О2, кислородного пульса: чем более важную роль играет параметр респираторной функции в системе О2-гомеостаза организма, тем он сильнее контролируется генетическими механизмами.
Анализ характерных особенностей спортивной деятельности позволяет выделить следующие этапы: начальная подготовка, интенсивная спортивная подготовка и восстановление. Основной целью занятий спортом на начальном подготовительном этапе являются активизация центральной нервной системы и повышение мощности движений [6]. Повышение функциональных ресурсов и оптимизация психофизиологического состояния является основным направлением тренировок в фазе напряжен -ной спортивной деятельности. На этапе восстановления спортивной рабо -тоспособности тренировочный процесс направлен на повышение функциональных ресурсов и двигательных возможностей [7].
На практике возникают определенные организационные проблемы при определении непосредственных показателей в рамках спортивных мероприятий, поэтому регистрация показателей текущего состояния отдельных компонентов спортивной деятельности позволяет проводить своевременную ориентацию в зависимости от этапа спортивной подго-товки и объема спортивных мероприятий [8].
Набор необходимых тестов должен включать общие структурные компоненты спортивной работоспособности, но в разных количественных соотношениях. Для оценки этого устойчивого состояния устанавливаются прямые показатели, а процесс обучения регламентируется по установлен -ным критериям. Это позволяет гармонизировать методы исследования соответствующих видов спорта. В частности, выбираются методы и тесты для оценки информационного, функционального и двигательного компо -нентов, а также определяются важнейшие психологические, психофизиологические и двигательные характеристики спортсменов в определенном виде спорта на основе контент-анализа и использования математических методов.
Выводы
1. Генетически детерминированные параметры вегетативных функций предопределяют фенотипические особенности адаптации к физическим нагрузкам и потенциальную тренируемость этих функций.
2. Генотипические различия реакций кардиореспираторной системы и крови наиболее выражены в условиях максимальных физических напряжений.
3. Более высокая генетическая детерминация отмечена для тех при -знаков сердечно-сосудистой системы, крови и дыхания, которые ограничивают видовые и индивидуальные пределы развития аэробной работоспо -собности.
4. Более высокую прогностическую ценность при определении способностей юного спортсмена имеют показатели наследуемости, полученные методом корреляции признаков, характеризующих изменчивость вегетативных функций у родителей и потомков, имеющих половину общего генотипа.
Таким образом, предлагаемый методологический подход к изуче -нию взаимосвязей сфер спортивной деятельности и физического воспитания позволяет выбрать оптимальное количество методов и тестов для оценки выделенных компонентов и изменения содержания воспитания с учетом стадии спортивной подготовленности и критериев эффективности выбранных упражнений.
Список литературы
1. Грабиненко Е.В., Попова Н.В. Исследование уровня здоровья студентов Алтайского государственного педагогического университета в зависимости от вида физкультурно-спортивной деятельности // Вестник Алтайского государственного педагогического университета. 2019. № 3 (40). С. 18-22.
2. Вебер Д.А. Влияние физкультурно-спортивной деятельности на здоровье студентов Алтайского государственного педагогического универ -ситета // Известия Тульского государственного университета. Физическая культура. Спорт. 2020. Вып. 7. С. 25-31.
3. Грабиненко Е.В., Сухачев И.Д., Жолнировский В.Е. Изменения показателей динамометрии в зависимости от физической нагрузки у сту -денток различных специальностей // Физическая культура и спорт: пути совершенствования: сб. материалов Междунар. науч.-практ. онлайн-конф. М.: Мир науки, 2019. С. 82-86.
4. Попова Н.В. Грабиненко Е.В. Теоретический и практический аспект влияния физкультурно-спортивной деятельности на здоровье студенческой молодежи // Тенденции развития науки и образования. 2019. № 49-2. С. 50-53.
5. Кузнецова Е.Д., Барбаева С.Н., Полотнянко К.Н. Методический подход к исследованию взаимосвязи работоспособности и направленности физической тренировки будущих специалистов // Современные проблемы науки и образования. 2022. № 4 [Электронный ресурс]. URL: https:// science-education.ru/ru/article/view?id=31870 (дата обращения: 25.12.2022).
6. Щеклеин Ю.Н., Платонов В.Н., Чигоряев Е.А. Общая биомехани -ческая закономерность при выполнении горнолыжных спусков // Совре -менные проблемы науки и образования. 2022. № 2 [Электронный ресурс]. URL: https://science-education.ru/article/view?id=31620 (дата обращения: 25.12.2022).
7. Показатели стимуляционной электронейромиографии (ЭНМГ) и содержание серотонина в периферической крови больных с различными неврологическими синдромами поясничного остеохондроза в стадии обострения / М.В. Горячева [и др.] // Естественные и технические науки. 2012. № 6 (62). С. 186-189.
8. Мониторинг психоэмоционального состояния студенческой мо -лодежи на занятиях физической культурой / Н.В. Губарева [и др.] // Современные вопросы биомедицины. 2022. Т. 6. № 2 (19). С. 142-147.
References
1. Grabinenko E.V., Popova N.V. Issledovanie urovnya zdorov'ya studentov Altajs-kogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta v zavisimosti ot vida fizkul'turno-sportivnoj deyatel'nosti [Study of the level of health of students of the Altai State Pedagogical University, depending on the type of physical culture and sports activities] // Vestnik Altajs-kogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta [Bulletin of the Altai State Pedagogical University]. 2019. No. 3 (40). P. 18-22.
2. Veber D.A. Vliyanie fizkul'turno-sportivnoj deyatel'nosti na zdorov'e studentov Altajskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta [Influence of physical culture and sports activities on the health of students of the Altai State Pedagogical University] // Iz-vestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Fizicheskaya kul'tura. Sport [Bulletin of Tula State University. Physical Culture. Sport]. 2020. Issue 7. P. 25-31.
3. Grabinenko E.V., Suhachev I.D., Zholnirovskij V.E. Izmeneniya pokazatelej di-namometrii v zavisimosti ot fizicheskoj nagruzki u studentok razlichnyh special'nostej [Changes in indicators of dynamometry depending on physical load among female students of various specialties] // Physical culture and sport: ways of improvement: sat. materials Intern. scientific-practical. online conf. M.: Mir nauki, 2019. P. 82-86.
4. Popova N.V. Grabinenko E.V. Teoreticheskij i prakticheskij aspekt vliyaniya fiz-kul'turno-sportivnoj deyatel'nosti na zdorov'e studencheskoj molodezhi [Theoretical and practical aspect of the influence of physical culture and sports activities on the health of student youth] // Tendencii razvitiya nauki i obrazovaniya [Trends in the development of science and education]. 2019. No. 49-2. P. 50-53.
5. Kuznecova E.D., Barbaeva S.N., Polotnyanko K.N. Metodicheskij podhod k issle-dovaniyu vzaimosvyazi rabotosposobnosti i napravlennosti fizicheskoj trenirovki budushchih specialistov [Methodical approach to the study of the relationship between working capacity and orientation of physical training of future specialists] // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education]. 2022. No. 4 [Electronic resource]. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=31870 (date of access: 25.12.2022).
6. Shcheklein Yu.N., Platonov V.N., Chigoryaev E.A. Obshchaya biomekhani-cheskaya zakonomernost' pri vypolnenii gornolyzhnyh spuskov [Chigoryaev E.A. General biomechanical regularity in the performance of ski slopes] // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education]. 2022. № 2 [Electronic resource]. URL: https://science-education.ru/article/view?id=31620 (date of access: 25.12.2022).S. 49.
7. Pokazateli stimulyacionnoj elektronejromiografii (ENMG) i soderzhanie serotonina v perifericheskoj krovi bol'nyh s razlichnymi nevrologicheskimi sindromami poyasnich-nogo osteohondroza v stadii obostreniya [Indicators of stimulation electroneuromyography (ENMG) and the content of serotonin in the peripheral blood of patients with various neurological syndromes of lumbar osteochondrosis in the acute stage] / M.V. Goryacheva [i dr.] // Estestvennye i tekhnicheskie nauki [Natural and technical sciences]. 2012. No. 6 (62). P. 186189.
8. Monitoring psihoemocional'nogo sostoyaniya studencheskoj molodezhi na zanya-tiyah fizicheskoj kul'turoj [Monitoring of the psycho-emotional state of student youth in physical education classes] / N.V. Gubareva [et al.] // Sovremennye voprosy biomediciny [Modern issues of biomedicine]. 2022. V. 6. No. 2 (19). P. 142-147.
