CC BY
19
КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ МЕТАБОЛИТОВ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ И ЭРГОМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ ПРИ СТАНДАРТНОМ ТЕСТИРОВАНИИ ПЛОВЦОВ ВЫСОКОЙ КВАЛИФИКАЦИИ
Е.А. ШИРКОВЕЦ, ФГБУ ФНЦ ВНИИФК; И.Л. РЫБИНА, РЦС, г. Минск, Республика Беларусь
Аннотация
В статье представлено сравнение динамики комплекса биохимических показателей, часто применяемых в спортивной практике при выполнении стандартного теста со ступенчато возрастающей нагрузкой, выполняемой «до отказа». В исследовании сравниваются показатели диагностической специфичности эргометрических, метаболических, энзиматических и гематологических показателей. Анализ рассматриваемых данных дает возможность оценить надежность используемых лабораторных тестов для выявления информативности биохимических критериев функционирования систем организма спортсменов в процессе напряженной мышечной работы.
Ключевые слова: спортивное плавание, функциональное тестирование, сравнение эргометрических и биохимических
показателей до и после работы
COMPLEX ANALYSIS OF ENERGY SUPPORT METABOLITES AND ERGOMETRIC DATA DURING STANDARD TESTING IN ELITE SWIMMERS
E.A. SHIRKOVETS, FSBIFSC VNIIFK; I.L. RYBINA, RCS, Minsk, Republic of Belarus
Abstract
The article presents a comparison of the dynamics of the complex of biochemical parameters, often used in sports practice, when performing a standard test with a step-increasing load performed to failure. The study compares the diagnostic specificity of ergometric, metabolic, enzymatic and hematological parameters. The analysis of the considered data makes it possible to assess the reliability of laboratory tests used to identify the information content of biochemical criteria for the functioning
of the body systems of athletes in the process of intense muscle work.
Keywords: sports swimming, functional testing, comparison of ergometric and biochemical parameters before and after work.
Введение
Комплекс эргометрических и биохимических показателей, определяемых при тестировании спортсменов, отражает как общие биологические закономерности метаболических процессов, так и их индивидуальные особенности. Данный набор показателей используется для определения приемлемых объемов и интенсивности тренировочных нагрузок в процессе подготовки спортсменов высокой квалификации [1, 5]. Оценка динамики эргометрических, биохимических и гематологических показателей дает возможность оценить адаптацию организма спортсменов к соревновательным и тренировочным нагрузкам с различным воздействием на организм спортсмена [2-4].
На современном этапе для подготовки квалифицированных спортсменов в спортивном плавании характерны высокие объемы нагрузок циклического характера. Это определяет необходимость использования контроля
течения адаптационных процессов информативных биохимических методов, которые позволяют определить возможные пределы адаптации к физическим нагрузкам.
Цель исследования - оценка динамики комплекса метаболитов энергообеспечения при выполнении стандартного теста со ступенчато возрастающей нагрузкой, выполняемого в лабораторных условиях.
Испытуемые. Исследования проведены с участием группы квалифицированных спортсменов, которые на протяжении многих лет специализировались в спортивном плавании. Всего в исследованиях приняли участие: 146 мужчин в возрасте 20,13 ± 3,16 года и 188 женщин в возрасте 20,43 ± 2,96 года; квалификация испытуемых - от кандидата в мастера спорта до мастера спорта международного класса. В таблице 1 приведена описательная статистика морфологических данных испытуемых.
Таблица 1
Статистические данные морфологических показателей испытуемых
Показатель Мужчины Женщины
Длина тела (см) Масса тела (кг) ИМТ Длина тела(см) Масса тела (кг) ИМТ
Хср. 186,78 78,05 22,32 174,81 62,97 20,58
с 6,08 8,70 1,62 4,23 5,29 1,28
Sx 0,50 0,72 0,13 0,31 0,39 0,09
CV (%) 3,26 8,90 7,17 2,40 8,40 6,31
Здесь и далее в таблицах: Xср. - средние данные; а - стандартное отклонение; Sx - стандартная ошибка; ИМТ - индекс массы тела, определялся по формуле: I = m / й2 (т - масса тела, кг; й - длина тела, см); СУ - коэффициент вариации представляет отношение стандартного отклонения к средней величине.
Методы исследования
Все испытуемые прошли стандартное лабораторное тестирование, принятое в международной практике для определения ряда эргометрических и биологических показателей.
Для тестирования физической работоспособности спортсменов применялся велоэргометрический тест со ступенчато повышающейся нагрузкой, выполняемой «до отказа». При этом исходная мощность нагрузки составляла 750 кгм/мин (125 Вт) для мужчин, и 600 кгм/ мин (100 Вт) для женщин. Продолжительность работы на каждой ступени составляла 2 мин при частоте педалирования 60 об./мин, мощность нагрузки увеличивалась на 150 кгм/мин (или 25 Вт) без интервалов отдыха. Тест останавливался при отказе от работы вследствие утомления. На каждой степени работы регистрировалась частота сердечных сокращений, осуществлялся забор проб крови из пальца до и после выполнения задания для определения расширенной панели биохимических и гематологических показателей. Концентрация лактата определялась на каждой ступени нагрузки. При проведении клинико-лабораторных исследований использовалось следующее оборудование: анализатор PICCOLO Xpress (ABAXIS, США), фотометр РМ 2111, гематологические анализаторы Sysmex XT-2000i, (Sysmex, Япония) и QBC Autoread (Becton Dicinson, США), анализатор лактата BIOSEN (EKF, Германия).
При анализе графиков зависимости «мощность нагрузки - лактат» и «мощность нагрузки - ЧСС» рассчитывалась мощность работы и частота сердечных сокращений в различных зонах энергообеспечения. При этом мощность аэробного порога соответствовала концентрации лактата 2 ммоль/л, анаэробного порога - 4 ммоль/л, мощность зоны смешанного аэробно-анаэробного энергообеспечения - 6 ммоль/л, максимальный уровень анаэробной производительности определялся по концентрации лактата на 3-й минуте после окончания работы. Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью описательной статистики и сравнительного анализа выборок с использованием и-теста для непараметрических данных.
Результаты исследования и их обсуждение
Тестирование со ступенчато возрастающей нагрузкой, выполняемой «до отказа», дает возможность рассчитывать комплекс эргометрических маркеров. Анализируемые показатели дают оценку работы, которая обеспечивается преимущественно за счет липидного обмена (аэробный порог), аэробного гликолиза (анаэробный порог), смешанного аэробно-анаэробного обмена (при уровне лактата 6 ммоль/л), а также анаэробного гликолиза (при максимальном уровне лактата в крови). В таблице 2 приведены статистики перечисленных показателей у испытуемых разного пола.
Таблица 2
Эргометрические показатели при тестировании со ступенчато возрастающей нагрузкой
Показатель Мужчины Женщины
Wat Want W(La 6) Wmax Wat Want W(La 6) Wmax
Хср. 687,6 1080,3 1322,8 1485,1 566,8 868,6 1037,7 1087,4
I 190,7 201,2 234,3 215,9 142,4 157,7 167,5 137,6
Sx 16,8 16,7 19,8 17,9 11,22 11,60 12,73 10,04
CV (%) 27,6 18,6 17,7 14,5 25,0 18,2 16,2 12,7
Обозначения: Wat - мощность работы на уровне аэробного порога»; Want - мощность работы на уровне анаэробного порога; W(La 6) - мощность работы при концентрации лактата 6 ммоль/л; Wmax - максимальный уровень мощности работы.
На рис. 1 представлена динамика показателей мощности работы при последовательном повышении интенсивности нагрузок.
о ю
а I
о. 5
3
1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
у(м) >
576,7/л (х) + 685,7 Я2 = 0,999
у (ж) = 388,01п(х) + 581,8 Я2 = 0,985
Мужчины
Логарифмические (муж. и жен.)
---А— Женщины
Номер ступени нагрузки
Рис. 1. Динамика показателей мощности работы у пловцов разного пола при выполнении теста со ступенчато возрастающей нагрузкой, выполняемой «до отказа»
В таблице 3 приведены статистические характеристики частоты сердечных сокращений при работе со ступенчато-возрастающей нагрузкой, причем в качестве маркеров выбраны показатели, аналогичные предыдущим, показанным в табл. 2.
Таблица 3
Показатели частоты сердечных сокращений при работе со ступенчато возрастающей нагрузкой
Показатель Мужчины Женщины
ЧСС (и£) ЧСС (иЫ) ЧСС (Ьи 6) ЧСС (тах) ЧСС (иг) чсс (ипг) ЧСС (Ьи 6) ЧСС (тах)
Xср. 106,6 145,8 163,9 174,4 119,5 154,1 169,3 171,6
с 23,7 14,9 11,9 13,5 24,6 13,0 10,6 12,2
Sx 2,1 1,2 1,0 1,1 1,9 1,0 0,8 0,9
^ (%) 22,1 10,3 7,3 7,7 20,6 8,4 6,2 7,0
Графики, показанные на рис. 2, наглядно демонстрируют динамику показателей у спортсменов разного пола в зависимости от мощности выполняемой работы.
X
2
|
о о
Т
200 180 160 140 120 100 80
у (ж) = 39,15/л (х) + 122,4 Я2 = 0,959
у (м) = 49,40/л (х) + 108,4 Я2 = 0,992
ф- Мужчины
...................... Логарифмическая (муж.)
----Д----Женщины
- Логарифмическая (жен.)
2 4
Номер ступени нагрузки
Рис. 2. Динамика показателей частоты сердечных сокращений у пловцов разного пола при выполнении теста со ступенчато возрастающей нагрузкой, выполняемой «до отказа»
Сравнение уровня мощности работы на разных ступенях (рис. 1) показывает существенное превышение данных у мужчин по сравнению с женщинами, в то же время ЧСС при последовательном повышении мощности работы показывает сходный характер динамики кривых у спортсменов разного пола (рис. 2).
Следует отметить, что наиболее адекватные возможности для определения границ мощности в разных зонах энергообеспечения дает анализ кривых лактата в крови по сравнению с другими показателями функционирования систем организма, к каковым относится динамика вентиляции легких, ЧСС и уровень утилизации кислорода.
В таблице 4 дана статистическая сводка показателей ряда метаболитов энергообеспечения. Показан максимальный уровень лактата в крови после окончания работы, а также уровни мочевины, глюкозы и триглицеридов в крови, измеренные до нагрузки. Уровень максималь-
Показатели метаболитов энергообеспечения при
ной концентрации лактата у мужчин составил 9,02 ± 3,32 ммоль/л, что достоверно превышает данный показатель у женщин (7,24 ± 2,35 ммоль/л). Средние данные по мочевине, глюкозе и триглицеридам перед работой у спортсменов разного пола различались недостоверно.
Таблица 4
работе со ступенчато возрастающей нагрузкой
Показатель Мужчины Женщины
Ьа тах Мочевина Глюкоза Триглицериды Ьа тах Мочевина Глюкоза Триглицериды
Хср. 9,02 5,20 4,98 0,95 7,24 4,73 4,84 0,82
а 3,32 1,32 0,88 0,41 2,35 1,09 0,77 0,36
Sx 0,28 0,13 0,09 0,04 0,17 0,10 0,07 0,03
СУ (%) 36,7 25,0 17,7 43,1 32,5 23,0 15,9 43,9
Прирост концентрации мочевины, замеренный после окончания работы, составил в среднем 1,5% у мужчин и 3,4% у женщин. Отсюда следует, что концентрация данного показателя мало меняется при выполнении предельного теста со ступенчато возрастающей нагрузкой, т.е. при данной нагрузке мало активируется белковый обмен.
Прирост концентрации глюкозы после окончания работы, по сравнению с исходным уровнем, составил в среднем 13,6% у мужчин и 10,1% у женщин. Отсюда следует, что увеличение концентрации глюкозы после выполненной работы обусловлено их мобилизацией при данной нагрузке. Роль данного метаболита энергоПоказатели ферментативной активности при
обеспечения существенно возрастает при интенсивной мышечной деятельности.
Прирост концентрации триглицеридов в крови после выполнения теста у мужчин в среднем составил 9,4% по сравнению с исходным уровнем, а у женщин - 18,3%. Отсюда следует, что мобилизация данного метаболита энергообеспечения происходила более активно у женщин по сравнению с мужчинами. Этот факт подтверждается и сравнением максимальной концентрации лактата в крови. У мужчин более выражен анаэробный метаболизм, тогда как более высокая доля липидного энергообеспечения у женщин обусловлена более высокой долей аэробного компонента в данном виде тестирования.
Таблица 5
работе со ступенчато возрастающей нагрузкой
Показатель Мужчины Женщины
КФК КФК (кг) АСТ АЛТ КФК КФК (кг) АСТ АЛТ
Хср. 226,4 3,0 27,0 22,4 185,3 3,0 29,4 18,7
а 121,0 1,8 10,9 11,5 154,2 2,5 10,1 8,6
8х 12,3 0,2 1,2 1,5 13,5 0,2 0,9 0,9
СУ (%) 53,5 60,0 40,7 51,3 83,2 83,3 34,1 46,0
В таблице 5 даны статистики показателей ферментативной активности креатинфосфокиназы (КФК), аланин-аминотрансферазы (АЛТ), и аспартатаминотрасферазы (АСТ). Как было отмечено в предыдущей публикации [6], уровень КФК имеет наибольшие вариации по сравнению с активностью других ферментов. В данном исследовании коэффициент вариации КФК составил 60% у мужчин, и 83% у женщин. В то же время величины фермента, замеренные до и после нагрузки, не имеют достоверных различий, данный феномен был объяснен ранее [5, 6].
Величины АСТ и АЛТ, незначительно различаясь у спортсменов разного пола, в то же время имеют боль-
шие индивидуальные колебания, коэффициент вариации этих показателей равен 40,7 и 51,3% у мужчин и, соответственно, 34 и 46% у женщин. В диагностической практике часто используется анализ соотношения АСТ и АЛТ для выявления органной специфичности происхождения ферментемии.
В следующей таблице 6 приведены статистики таких гематологических показателей, как гематокрит, концентрация лейкоцитов и гемоглобина в тесте со ступенчато возрастающей нагрузкой.
Показатели гематокрита (отношение объема форменных элементов к общему объему крови), измеренные до
тестирования, составляли 43,9 ± 9,3% у мужчин и 40,1 ± 3,0% у женщин, различия недостоверны. После физической нагрузки данный показатель у мужчин в среднем возрос на 3,4%, у женщин - на 3,3%. Такое увеличение гематокрита обусловлено снижением объема циркулирующей крови за счет перехода жидкости в ткани во время физической нагрузки, т.е. происходит относительное сгущение крови.
Содержание лейкоцитов в крови динамически изменяется в зависимости от функционального состояния организма. Известно, что количество лейкоцитов повышается после физического и эмоционального напряжения.
Гематологические показатели при работе
В данном исследовании до работы у мужчин этот показатель составлял в среднем 6,7 ± 1,7, а у женщин - 6,5 ± 1,7, т.е. средние показатели практически совпадали. После интенсивной физической нагрузки прирост составил 3,9 ± 1,4 (58%) у мужчин и 4,1 ± 1,9 (68%) у женщин. В данных условиях тестирования значимое увеличение лейкоцитов является лейкоцитозом миогенного характера и обусловлено тем, что лейкоциты из пристеночного кровотока (маргинальный или краевой пул) под действием физической нагрузки переходят в циркулирующий кровоток. Таким образом, здесь наблюдается физиологический (перераспределительный) лейкоцитоз.
Таблица 6
со ступенчато возрастающей нагрузкой
Показатель Мужчины Женщины
Гематокрит Лейкоциты Гемоглобин Гематокрит Лейкоциты Гемоглобин
Хср. 43,9 6,7 157,3 40,1 6,5 141,1
с 3,3 1,7 9,7 3,0 1,7 9,6
Sx 0,3 0,2 0,9 0,2 0,1 0,8
CV (%) 7,5 28,3 6,2 7,5 26,1 6,8
Заключение
Анализ результатов тестирования репрезентативной группы пловцов высокой квалификации показал, что концентрация мочевины в нагрузочный и постнагрузочный периоды отражает адаптационные механизмы. Они связаны с катаболизмом белковых структур. Повышение уровня мочевины при тренировках на уровне аэробного и анаэробного порога свидетельствует о том, что динамика данного метаболита в крови является информативным показателем для мониторинга тренировок аэробной направленности. Она позволяет оценить реакцию организма на тренировочные нагрузки, адекватность тренирующих воздействий, скорость восстановления функций организма спортсменов. Определение активности КФК в сыворотке крови после нагрузок силовой направленности рекомендуется для диагностики появления мышечных микротравм или растяжений мышц. Высокие значения активности креатинфосфокиназы у спортсменов в период отдыха дают основание для полного диагностического обследования состояния мышц, для выявления скрытых мышечных проблем, вызванных повышенными
тренировочными нагрузками на фоне пролонгированного утомления; данные показатели служат основанием для снижения интенсивности тренировочных режимов. Определение динамики рассмотренных выше показателей в значительной степени отражают процессы, связанные с характером и механизмами энергообеспечения выполняемых нагрузок.
В целом следует отметить, что новизна данного исследования обусловлена системным подходом к анализу комплекса эргометрических, биохимических, гематологических и энзиматических маркеров специальной работоспособности спортсменов высокой квалификации. Динамика биологических критериев адаптации к физическим нагрузкам различной направленности, выполненная при анализе данных большой группы испытуемых, является основанием для комплексной оценки индивидуальных возможностей спортсменов. Анализ динамики рассмотренных функциональных данных позволит корректировать тренирующие воздействия, избегая при этом перенапряжения систем энергообеспечения мышечной деятельности.
Литература
1. Brancaccio, P, Lippi, G, Maffulli N. Biochemical markers of muscular damage // Clin. Chem. Lab. Med. - 2010. -No. 48 (6). - Pp. 757-67.
2. Lippi, G, Schena, F., Salvagno, G.L., Montagnana, M., Gelati, M., Tarperi, C, Banfi, G, Guidi, G.C. Acute variation of biochemical markers of muscle damage following a 21-km, half-marathon run // Scand. J. Clin. Lab. Invest. - 2008. - No. 68 (7). - Pp. 667-72.
3. Chen, T.C., Lin, K.Y., Chen, H.L., Lin, M.J., Nosaka, K. Comparison in eccentric exercise-induced muscle damage among four limb muscles // Eur. J. Appl. Physiol. - 2011. -No. 111. - Pp. 211-223.
4. Niederberger, M. Prinzipien der Ergometrie / M. Niederberger // Herz. - 2002. - No. 7 (1). - Pp. 119.
e*)
5. Рыбина, И.Л. Биохимические аспекты оценки адаптации организма высококвалифицированных спортсменов циклических видов спорта к напряженным физическим нагрузкам: дисс. ... д-ра биол. наук. - М., 2016. -283 с.
6. Ширковец, Е.А, Рыбина, И.Л. Вариативность кли-нико-лабораторных маркеров адаптации организма спортсменов высокой квалификации к тренировочным нагрузкам // Вестник спортивной науки. - 2018. - № 2. -С.21-25.
References
1. Brancaccio, P., Lippi, G. and Maffulli, N. (2010), Biochemical markers of muscular damage, Clin. Chem. Lab. Med, no. 48 (6), pp. 757-67.
2. Lippi, G., Schena, F., Salvagno, G.L., Montagnana, M., Gelati, M., Tarperi, C., Banfi, G. and Guidi, G.C. (2008), Acute variation of biochemical markers of muscle damage following a 21-km, half-marathon run, Scand. J. Clin. Lab. Invest, no. 68 (7), pp. 667-72.
3. Chen, T.C., Lin, K.Y., Chen, H.L., Lin, M.J. and Nosaka, K. (2011), Comparison in eccentric exercise-induced muscle damage among four limb muscles, Eur. J. Appl. Physiol., no. 111, pp. 211-223.
4. Niederberger, M. (2002), Prinzipien der Ergometrie, Herz, no. 7 (1), pp. 1-19.
5. Rybina, I.L. (2016), Biochemical aspects of assessment of adaptation of organism of elite athletes of cyclic kinds of sports to intense physical loads: Diss. Dr. Biol. Sciences, Moscow, 283 p.
6. Shirkovets, E.A. and Rybina, I.L. (2018), Variability of clinical and laboratory markers of adaptation of elite athletes to training loads, Vestnik sportivnoy nauki, no. 2, pp. 2125.
