CC BY
111
УДК [612.176.4+612.2]:796.015
Ю. С. Ванюшин, Р. Р. Хайруллин, Д. Е. Елистратов
КОМПЕНСАТОРНО-АДАПТАЦИОННЫЕ РЕАКЦИИ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЗОНАХ НАГРУЗКИ
Казанский государственный аграрный университет, г. Казань, Россия
Аннотация. В статье рассматривается кардиореспираторная система, которая изучалась при помощи комплекса неинвазивных методов исследования. Установлено, что данную систему следует рассматривать как эффекторное звено функциональной системы высшего порядка, обеспечивающей адаптацию организма к различным функциональным нагрузкам. Физиологическими детерминантами этой системы явились инотропная, хронотропная, сосудистая и дыхательная реакции.
Ключевые слова: кардиореспираторная система, типы адаптации, компенсаторно-адаптационные реакции, велоэргометрическая нагрузка.
Актуальность исследуемой проблемы. Основным принципом системного подхода в физиологии спорта является теория функциональных систем, суть которой состоит в том, что для объяснения явлений природы необходимо использовать как можно больше данных, характеризующих ту или иную систему [7]. Такой подход строится на определении системы, состоящей из множества элементов, и обеспечение какой-либо функции может осуществляться разным набором физиологических показателей [3], [5], [6], [10]. Системный подход в изучении деятельности организма в ответ на физические нагрузки является закономерным этапом в развитии физиологии спорта, т. к. нагрузки статического и динамического характера могут рассматриваться как факторы окружающей среды. При этом системный анализ становится актуальным при выявлении ведущих факторов в адаптации организма [1], [2], [3], [9].
Целью исследования явилось выявление компенсаторно-адаптационных реакций кардиореспираторной системы как эффекторного звена функциональной системы, обес-
© Ванюшин Ю. С., Хайруллин Р. Р., Елистратов Д. Е., 2016
Ванюшин Юрий Сергеевич - доктор биологических наук, профессор, академик Российской академии естествознания (РАЕ), заведующий кафедрой физического воспитания Казанского государственного аграрного университета, г. Казань, Россия; e-mail: kaf.fv .kgau@mail. ru
Хайруллин Ранис Рафкатович - кандидат биологических наук, доцент кафедры физического воспитания Казанского государственного аграрного университета, г. Казань, Россия; e-mail: hai_ranis81@mail.ru
Елистратов Дмитрий Евгеньевич - кандидат биологических наук, доцент кафедры физического воспитания Казанского государственного аграрного университета, г. Казань, Россия; e-mail: Dima-e-87@mail.ru
Статья поступила в редакцию 20.04.2016
печивающей адаптацию организма к постуральным воздействиям, моделируемым при помощи активного изменения положения тела (позно-тоническая деятельность), и к физическим нагрузкам повышающейся мощности (фазная деятельность).
Материал и методика исследований. Для сбора необходимой информации использовался разработанный нами комплексный подход, состоящий в одномоментной регистрации дифференциальной и объемной реограмм, показателей внешнего дыхания и газообмена. Показатели внешнего дыхания - дыхательный объем (ДО), частота дыхания (ЧД), минутный объем дыхания (МОД) - определялись при помощи пневмотахографа ПТГЗ-01. Газоанализ выдыхаемого воздуха производили на паромагнитном анализаторе АК-5, предназначенном для измерения парциального давления кислорода в газовой смеси [8]. В исследованиях принимали участие спортсмены мужского пола в возрасте 15-60 лет в количестве 72 человек, имеющие спортивную квалификацию от мастера спорта до 2-го разряда. Для оценки приспособительных возможностей кардиореспираторной системы применялись активная ортостатическая проба и нагрузка повышающейся мощности на велоэрго-метре от 50 до 200 Вт без пауз для отдыха.
Кроме того, обследовалась группа спортсменов-мужчин в количестве 12 человек, имеющих площадь поверхности тела более 2 м2. Им предлагалась в качестве нагрузки работа на велоэргометре, которую дозировали исходя из массы тела: 1 Вт/кг, 2 Вт/кг, 3 Вт/кг.
Результаты исследований и их обсуждение. При активной смене положения тела в компенсаторно-адаптационных реакциях принимает участие целый комплекс кардиоре-спираторных показателей: МОД, ДО, ЧД, частота сердечных сокращений (ЧСС), ударный объем крови (УОК), артериовенозная разница по кислороду (АВРО2), реографический индекс (РИ), амплитудно-частотный показатель (АЧП) (табл. 1).
Таблица 1
Показатели кардиореспираторной системы в группе мужчин при активном изменении положения тела
Положение тела Показатели
ЧСС УОК МОД ДО ЧД авро2 РИ АЧП
Лежа, М т н- 5 , 5 124,66 ± 4,73 7,45 ± 0,62 0,58 ± 0,01 13,36 ± 0,65 46,78 ± 2,15 ± 6 6 2,62 ± 0,20
Сидя, М т 66,07 ± 2,69 88,96 ± 4,69 7,89 ± 0,36 0,65 ± 0,08 12,14 ± 0,48 52,55 ± 2,90 33,95 ± 3,17 1,51 ± 0,10
Стоя, М т 77,41 ± 2,38 76,07 ± 3,66 8,33 ± 0,42 0,64 ± 0,07 13,62 ± 0,62 62,18 ± 2,89 ± 3 5 1,69 ± 0,20
Из таблицы видно, что т - величина, на которую в среднем отличается каждая варианта от средней арифметической, - имеет небольшие значения, что свидетельствует об отсутствии ведущего фактора в адаптации при активном изменении положения тела. Изменения в кардиореспираторной системе, происходящие при активной смене положения тела, можно рассматривать как минимальные сдвиги, и в этом случае проявляются компенсаторно-адаптационные реакции, направленные на устранение первичных эффектов адаптации (рис. 1) [4]. При физической нагрузке на велоэргометре выявляются доминирующие системы (табл. 2).
Зона
минимальных нагрузок (ортостаз)
Хронотропный, инотропный, сосудистый, дыхательный
Зона пороговых нагрузок (200 Вт)
Инотропный
Хронотропный Обеспечение
Респираторный организма
Хронотропно-респираторный ______ кислородом
Инотропно-респираторный
Зона
максимальных нагрузок (3 Вт/кг)
Хронотропно-респираторный
Хронотропно-
инотропно-респираторный
Рис. 1. Схематическое представление компенсаторно-адаптационных реакций кардиореспираторной системы при различные зонах нагрузки
Таблица 2
Распределение спортсменов мужского пола по типам адаптации кардиореспираторной системы при велоэргометрической нагрузке мощностью в 200 Вт
Тип адаптации Количество испытуемых Показатели
ЧСС, уд/мин УОК, мл МОД, л
Инотропный 23 141,83 ± 1,55 147,53 ± 2,18, КВ = 9,21 % 58,51 ± 1,16
Хронотропный 21 169,34 ± 0,83, КВ = 3,01 % 103,96 ± 2,59 63,04 ± 0,76
Респираторный 7 149,42 ± 2,49 112,11 ± 4,96 78,71 ± 2,70, КВ = 9,72 %
Хронотропно-респираторный (ЧСС - МОД) 9 173,62 ± 2,99 111,88 ± 5,29 84,35 ± 2,44, КВ = 8,66 %
Инотропно-респираторный (УОК - МОД) 12 146,74 ± 1,87 144,75 ± 3,64, КВ = 8,70 % 86,83 ± 2,07, КВ = 8,24 %
В ходе исследования мы обратили внимание на значительный разброс показателей сердечного выброса, что, по-видимому, связано с неоднородностью обследуемого контингента. Поэтому нами был предложен способ распределения спортсменов по типам адаптации кардиореспираторной системы. За его основу была принята реакция сердечнососудистой и дыхательной систем на велоэргометрическую нагрузку мощностью в 200 Вт, в результате которой спортсмены мужского пола были распределены на 5 групп:
инотропный, хронотропный, респираторный, хронотропно-респираторный и инотропно-респираторный. При этом наиболее оптимальными оказались типы адаптации, связанные с увеличением инотропной функции сердца.
В некоторых случаях нами наблюдалось увеличение нескольких показателей кар-диореспираторной системы (табл. 3). Особенно это проявилось в группе спортсменов, имеющих площадь поверхности тела более 2 м2 при индивидуально подобранной велоэр-гометрической нагрузке, мощность которой доходила до 300 Вт. Выяснение резервных возможностей в условиях повышенных нагрузок привело нас к выводу, что для обеспечения возросших потребностей работающих скелетных мышц в кислороде организму необходимо наличие двух, а в некоторых случаях и трех факторов кардиореспираторной системы (табл. 4).
Таблица 3
Показатели насосной функции сердца и внешнего дыхания спортсменов-мужчин с площадью поверхности тела более 2 м2 при нагрузке повышающейся мощности
Нагрузка Показатели
ЧСС УОК МОК МОД
Исходное состояние 76,46 ± 5,06 77,60 ± 3,75 5,93 ± 0,56 11,83 ± 0,95
1 Вт/кг 110,44 ± 4,39 112,81 ± 2,53 12,53 ± 0,70 33,74 ± 1,32
2 Вт/кг 147,74 ± 5,73 129,74 ± 6,05 19,15 ± 1,22 60,36 ± 4,18
3 Вт/кг 173,50 ± 3,58 128,47 ± 7,12 22,39 ± 1,50 87,32 ± 3,34
Таблица 4
Распределение спортсменов-мужчин с площадью поверхности тела более 2 м2 по типам адаптации кардиореспираторной системы при велоэргометрической нагрузке мощностью 3 Вт/кг
Тип адаптации Количество Показатели
испытуемых ЧСС УОК МОД
Инотропный 1 146,34 135,29 60,37
Респираторный 1 157,89 119,55 85,63
Хронотропно- 5 171,46 ± 2,10, 107,67 ± 9,03 84,60 ± 3,88,
репираторный КВ = 2,75 % КВ = 8,95 %
(ЧСС - МОД)
Хронотропно-инотропно- 5 184,09 ± 1,39, 149,70 ± 5,02, 95,76 ± 2,48,
респираторный КВ = 1,69 % КВ = 7,51 % КВ = 5,81 %
(ЧСС - УОК - МОД)
Резюме. Таким образом, изучение кардиореспираторной системы с помощью комплекса неинвазивных методов исследования привело нас к заключению, что данную систему следует рассматривать как эффекторное звено функциональной системы высшего порядка, обеспечивающее адаптацию организма к различным функциональным нагрузкам. При этом эффекторная структура функциональной системы характеризовалась постоянными изменениями степени участия составных функциональных элементов и особенностями их сочетания. Физиологическими детерминантами эффекторной части функциональной системы явились инотропная, хронотропная, сосудистая и дыхательная реакции, участие которых определялось функциональными нагрузками.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абзалов Н. И., Абзалов Р. А., Нигматуллина Р. Р. Резервы насосной функции сердца развивающегося организма при гипо- и гиперкинезии. - Казань : К(П)ФУ, 2015. - 116 с.
2. Абзалов Р. А. Насосная функция сердца развивающегося организма и двигательный режим. - Казань : ТГГПУ, 2005. - 277 с.
3. Ванюшин Ю. С., Елистратов Д. Е. Использование системного подхода при обследовании функционального состояния организма студентов // Современные тенденции развития науки и технологии : материалы X Международной научно-практической конференции. - Белгород, 2016. - С. 30-32.
4. Ванюшин Ю. С., Ситдиков Ф. Г. Компенсаторно-адаптационные реакции кардиореспираторной системы при различных видах мышечной деятельности. - Казань : Таглимат, 2003. - 128 с.
5. Земцовский Э. В. Функциональная диагностика состояния вегетативной нервной системы. - СПб. : Инкарт, 2004. - 80 с.
6. Нигматуллина Р. Р. Клеточно-молекулярные механизмы функционирования и регуляции сердца. -Казань : КГМУ, 2004. - 100 с.
7. Судаков К. В. Системная организация функций человека: теоретические аспекты // Успехи физиологической науки. - 2000. - Т. 31, № 1. - С. 81-96.
8. Федоров Н. А., Елистратов Д. Е., Ванюшин Ю. С. Комплексная оценка функционального состояния студентов : учебное пособие для преподавателей и студентов аграрных вузов. - Казань : Отечество, 2014. - 86 с.
9. Хайруллин Р. Р., Ванюшин Ю. С. Кардиореспираторная система как индикатор функционального состояния организма спортсменов // Теория и практика физической культуры. - 2015. - № 7. - С. 11-14.
10. Шайхелисламова М. В., Ситдиков Ф. Г. Нервные и гормональные механизмы регуляции мышечной деятельности школьников. - Казань : Отечество, 2012. - 202 с.
UDC [612.176.4+612.2]:796.015
Yu. S. Vanyushin, R. R. Khayrullin, D. E. Elistratov
COMPENSATORY-ADAPTIVE REACTIONS OF CARDIORESPIRATORY SYSTEMS AT DIFFERENT LOAD AREAS
Kazan State Agrarian University, Kazan, Russia
Abstract. The article discusses the cardiorespiratory system, which was studied with the help of complex non-invasive methods of research. It has been established that this system should be considered
© Vanyushin Yu. S., Khayrullin R. R., Elistratov D. E., 2016
Vanyushin, Yury Sergeevich - Doctor of Biology, Professor, Academician of the Russian Academy of Natural Sciences (RANS), Head of the Department of Physical Education, Kazan State Agrarian University, Kazan, Russia; e-mail: kaf.fv.kgau@mail.ru
Khayrullin, Ranis Rafkatovich - Candidate of Biology, Associate Professor of the Department of Physical Education, Kazan State Agrarian University, Kazan, Russia; e-mail: hai_ranis81@mail.ru
Elistratov, Dmitry Evgenyevich - Candidate of Biology, Associate Professor of the Department of Physical Education, Kazan State Agrarian University, Associate Professor, Kazan, Russia; e-mail: Dima-e-87@mail.ru
The article was contributed on April 20, 2016
Вестник UTnY um. M. H. Xmeneea. 2016. № 4(92)
as the effector link of functional system of higher-order. This system provides the adaptation of the body to different functional loads. Physiological determinants of this system were the inotropic, chronotropic, circulatory and respiratory reactions.
Keywords: cardiorespiratory system, types of adaptation, compensatory-adaptation reactions, bicycle stress load.
REFERENCES
1. Abzalov N. I., Abzalov R. A., Nigmatullina R. R. Rezervy nasosnoj funkcii serdca razvivajushhegosja or-ganizma pri gipo- i giperkinezii. - Kazan' : K(P)FU, 2015. - 116 s.
2. Abzalov R. A. Nasosnaja funkcija serdca razvivajushhegosja organizma i dvigatel'nyj rezhim. - Kazan' : TGGPU, 2005. - 277 s.
3. Vanjushin Ju. S., Elistratov D. E. Ispol'zovanie sistemnogo podhoda pri obsledovanii funkcional'nogo sostojanija organizma studentov // Sovremennye tendencii razvitija nauki i tehnologii : materialy X Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. - Belgorod, 2016. - S. 30-32.
4. Vanjushin Ju. S., Sitdikov F. G. Kompensatorno-adaptacionnye reakcii kardiorespiratornoj sistemy pri razlichnyh vidah myshechnoj dejatel'nosti. - Kazan' : Taglimat, 2003. - 128 s.
5. Zemcovskij Je. V. Funkcional'naja diagnostika sostojanija vegetativnoj nervnoj sistemy. - SPb. : Inkart, 2004. - 80 s.
6. Nigmatullina R. R. Kletochno-molekuljarnye mehanizmy funkcionirovanija i reguljacii serdca. - Kazan' : KGMU, 2004. - 100 s.
7. Sudakov K. V.Sistemnaja organizacija funkcij cheloveka: teoreticheskie aspekty // Uspehi fizio-logicheskoj nauki. - 2000. - T. 31, № 1. - S. 81-96.
8. Fedorov N. A., Elistratov D. E., Vanjushin Ju. S. Kompleksnaja ocenka funkcional'nogo sostojanija studentov : uchebnoe posobie dlja prepodavatelej i studentov agrarnyh vuzov. - Kazan' : Otechestvo, 2014. - 86 s.
9. Hajrullin R. R., Vanjushin Ju. S. Kardiorespiratornaja sistema kak indikator funkcional'nogo sostojanija organizma sportsmenov // Teorija i praktika fizicheskoj kul'tury. - 2015. - № 7. - S. 11-14.
10. Shajhelislamova M. V., Sitdikov F. G. Nervnye i gormonal'nye mehanizmy reguljacii myshechnoj deja-tel'nosti shkol'nikov. - Kazan' : Otechestvo, 2012. - 202 s.
