CC BY
80УДК: 796.01:612
НАСОСНАЯ ФУНКЦИЯ
сердца юношей с различной двигательной активностью при нагрузке повышающейся мошности
Аспирант Д.Е. Елистратов
Доктор биологических наук, профессор Ю.С. Ванюшин Казанский государственный аграрный университет, Казань
HEART PUMPING FUNCTION OF BOYS WITH DIFFERENT MOTOR ACTIVITY AT STRESS TEST D.E. Elistratov, postgraduate student
Yu.S. Vanyushin, professor, Dr.Biol. Kazan State agrarian university, Kazan
Key words: heart pumping function, motor activity, physical loading, chronotropic effect.
The matter on the influence of different motor activity on the functional status of cardiovascular system is one of the vital ones in sports physiology. According to the literature data, significant morphofunctional changes take place in the body of the ones with different motor activity. The functional status of the circulatory system of elite athletes who train for various purposes differs significantly due to physiological suitability for the given sport. However, there is a lack of studies of the regularities of response of heart pumping function of boys with various motor activity to the veloergometric stress test. Therefore the authors paid special attention to this issue.
The purpose of the present study was to reveal regular responses of the heart pumping function of boys with different motor activity to the veloergometric stress test.
The adduced data on the response of the heart pumping function to the veloergometric stress test in the groups of boys with different motor activity indicate to different contribution to the cardiac output of the minute volume and heart rate indicators. The cardiac inotropy was higher in the groups of boys with high motor activity. It can be taken as the most efficient way of manifestation of urgent adaptation of the minute volume to loading. In the group of boys with low and average motor activity the minute volume increased owing to heart rate. The chronotropic mechanism of increase of the cardiac output in the quoted groups is remarkable after the loading of 1,0 watt.
Ключевые слова: насосная функция сердца, двигательная активность, физическая нагрузка, хронотропный эффект.
Введение. Вопрос о влиянии различной двигательной активности (ДА) на функциональное состояние сердечно-сосудистой системы является одним из актуальных в спортивной физиологии. Литературные данные свидетельствуют о значительных морфофункциональных изменениях в организме у лиц с различной ДА. У спортсменов [1, 3, 9, 8] высокой квалификации с различной направленностью тренировочного процесса уровень функционального состояния системы кровообращения существенно различается, что обусловлено физиологической целесообразностью для данного вида спорта. Однако выявления закономерностей реакции насосной функции сердца у юношей с различной ДА на велоэргометрическую нагрузку повышающейся мощности рассмотрены, на наш взгляд, недостаточно. Поэтому данный вопрос нами изучался специально.
Целью работы было выявление закономерностей реакции насосной функции сердца у юношей с различной ДА на велоэргометрическую нагрузку повышающейся мощности.
Методика и организация исследования. Исследование проводили в лаборатории функциональной диагностики кафедры физического воспитания Казанского государственного аграрного университета. В исследовании приняли участие студенты-юноши двух вузов и спортсмены: Казанского государственного аграрного университета, Казанского федерального университета и спортсмены, занимающиеся легкой атлетикой, имеющие спортивную квалификацию от I разряда до кандидата в мастера спорта. Количество испытуемых составило 100 человек. В зависимости от режима ДА все испытуемые были разделены
на три группы: студенты-юноши 17-20 лет Казанского государственного аграрного университета (группа I, с низкой ДА, не имеющие спортивных разрядов, и занимающиеся физической культурой по программе вуза, n=43); студенты-юноши 19-21 года факультета физической культуры Казанского федерального университета (группа II, со средней ДА, n=27); спортсмены-легкоатлеты 17-22 лет (группа III, с высокой ДА, n=30).
Результаты исследования и их обсуждение. Полученные результаты насосной функции сердца представлены в таблице. Из нее видно, что в предрабочем состоянии самые низкие величины частоты сердечных сокращений (ЧСС) отмечались в группе юношей с высокой ДА, так как систематические занятия физической культурой и спортом приводят к совершенствованию деятельности системы кровообращения, проявляющемуся прежде всего в урежении частоты сердцебиений. В указанной группе ЧСС находилась в пределах 66,24±1,83 уд/мин. Однако урежение ЧСС в покое не снижает эффективности кровообращения, а, наоборот, расширяет диапазон функциональных возможностей сердца. Изучение лишь одного показателя, частоты сердцебиений, не дает полного представления о сердечной деятельности. Поэтому нами изучались показатели, связанные с силовой характеристикой сердечно-сосудистой системы: ударный и минутный объемы крови. Данные величины были больше в группах юношей со средней и высокой ДА, нежели в группе юношей с низкой ДА (см. таблицу). Существенную информацию показатели насосной функции сердца представляют при анализе нагрузок различной мощности. Так, с повышением мощности работы, выполняемой на велоэргометре, наблюдалось достоверное увеличение МОК, который по сравнению с предрабо-чим уровнем возрос в 3 раза и составил в группе юношей с высокой ДА 15,03±0,55 л/мин. По мне-
нию В. Л. Карпмана с соавт. (1982), соотношение величины сердечного выброса при работе с его значением в преднагрузочном состоянии может дать представление о функциональном резерве сердечно-сосудистой системы. Он оказался значительно выше в группе юношей с высокой ДА и составил 270,81 %, а в группах юношей с низкой и средней ДА был равен 205,66 и 221,10 % соответственно.
Увеличение сердечного выброса при двигательной деятельности происходит за счет включения одного или нескольких компенсаторных механизмов: роста частоты сердцебиений или величины УОК, а в некоторых случаях обоих параметров сердечно-сосудистой системы. Однако их вклад в увеличение МОК неодинаков. Так, например, ударный выброс повышается не более чем в 2 раза по отношению к исходному уровню, в то время как ЧСС при максимальной нагрузке может возрасти в 3 и более раза [4]. При этом хронотропные возможности сердца тем выше, чем реже частота сердцебиений в покое. Основным оптимизирующим фактором МОК у лиц с высокой ДА является увеличение ударного выброса, величина которого зависит от базального резервного объема крови.
При увеличении мощности нагрузки от 0,5 до 1,0 Вт феномен экономизации кровообращения по показателю сердечного выброса не реализуется, так как минутные объемы в исследуемых группах были примерно одинаковыми. Однако при этом в группе юношей с высокой ДА сохранялись определенные резервы в деятельности сердца: у них меньше была хронотропная реакция на нагрузку, что при возрастающей нагрузке дальнейшее увеличение ЧСС может способствовать значительному росту МОК.
Увеличение сердечного выброса достигалось различными способами. В группе юношей с вы-
Показатели насосной функции сердца в группах юношей с низкой (I), средней (II) и высокой (III) двигательной активностью
Условия снятия показателей Показатели Группы испытуемых
I II III
Исходное состояние, Вт ЧСС 76,67±1,79 72,45±1,90 66,24±1,83+Л
УОК 67,20±1,64 72,87±1,81* 83,81±2,54+л
МОК 5,12±0,15 5,26±0,17 5,55±0,23
0,5 ЧСС 95,14±1,71 91,26±2,56 85,08±2,28+
УОК 91,54±2,69 96,16±3,86 108,16±3,97+л
МОК 8,67±0,26 9,17±0,45 9,23±0,59
1,0 ЧСС 117,11±1,71 110,84±2,32* 100,59±1,72+л
УОК 88,49±2,82 95,76±4,09 118,57±3,36+л
МОК 9,70±0,31 10,65±0,53 11,93±0,48+
1,5 ЧСС 127,60±1,75 125,84±2,78 115,40±1,88+л
УОК 82,73±2,53 92,80±3,96* 130,39±4,08+л
МОК 10,53±0,35 11,63±0,62 15,03±0,55+л
Примечание. * - статистическая достоверность различий между показателями I и II групп юношей; + - статистическая достоверность различий между показателями I и III групп юношей; л - статистическая достоверность различий между показателями II и III групп юношей.
сокой ДА возрастание сердечного выброса шло по пути увеличения как ЧСС, так и УОК. Это может рассматриваться в качестве одного из механизмов развития выносливости [2]. Полагают, что данный механизм является наиболее эффективным. В наших исследованиях, по-видимому, увеличение ино-тропизма миокарда приводит к росту УОК за счет полного использования базального резервного объема крови и образования дополнительного резервного объема крови [2]. Чем значительнее этот объем, тем в большей степени максимизация УОК будет способствовать увеличению МОК. В результате гемодинамический эффект увеличенного УОК перекрывает эффект частоты сердцебиений. В группах юношей с низкой и средней ДА увеличение МОК происходило в результате хронотропной реакции сердца. При этом хронотропный эффект увеличенной частоты сердцебиений перекрывал инотропный, связанный с неизменностью УОК, что мы и наблюдали в данных группах начиная с нагрузки мощностью в 1,0 и 1,5 Вт (см. таблицу).
Выполнение на велоэргометре нагрузки мощностью в 1,5 Вт привело к дальнейшему росту частоты сердцебиений в исследуемых группах. Данный показатель значительно увеличивался в группах юношей с низкой и средней ДА, достигая соответственно 127,60±1,75, 125,84±2,78 уд/мин. В этих группах повышение МОК происходило в основном за счет хронотропного эффекта, при котором учащение деятельности сердца свидетельствует о переносимости применяемой нагрузки.
На последней ступени нагрузки УОК в группах юношей с низкой и средней ДА имел тенденцию к снижению по сравнению с предыдущей нагрузкой, что негативно сказалось на показателе сердечного выброса, который в данных группах оказался меньше на достоверную величину по сравнению с группой юношей с высокой ДА. Это, вероятно, связано с тем, что при высокой хронотропной реакции сердца на физическую нагрузку мощностью в 1,5 Вт происходит значительное укорочение диастолы и в результате этого начинает страдать наполнение желудочков кровью. Механизм значительного увеличения УОК при нагрузке повышающейся мощности в группе юношей с высокой ДА может быть, по-видимому, объяснен тем, что диастоли-ческий и систолический объемы полости левого желудочка у них больше, чем у юношей других групп [6]. Поэтому при нагрузке оба эти объема уменьшаются на большую величину, что и предопределяет увеличенный ударный объем. Кроме того, рост ударного выброса достигается уменьшением конечно-систолического объема крови, так как сердечно-сосудистая система находится в устойчивом состоянии и при этом наблюдается постоянный возврат крови к сердцу [7].
Выводы. Приведенные данные о реакции насосной функции сердца на нагрузку повышающейся мощности в группах юношей с различной
двигательном активностью свидетельствуют о различном вкладе в величину сердечного выброса показателей УОК и ЧСС. При этом инотропная функция сердца была выше в группе юношей с высокой ДА. Это можно рассматривать, как наиболее эффективный механизм проявления срочной адаптации МОК к нагрузке. В группах юношей с низкой и средней ДА увеличение МОК происходило за счет частоты сердцебиений. Хронотропный механизм повышения сердечного выброса в данных группах начинал проявляться с нагрузки мощностью в 1,0 Вт.
Литература
1. Абзалов Р.А. Регуляция функций сердца неполовозрелого организма при различных двигательных режима: автореф. дис. ... докт. биол. наук / Р.А. Абзалов. - Казань,1986.
2. Белоцерковский З.Б. Кардиогемодинамика у спортсменов с различной степенью увеличения массы миокарда / З.Б. Белоцерковский // Физиология человека. - 1997. - Т. 23. - № 5. - С. 77-81.
3. Ванюшин Ю.С. Компенсаторно-адаптационные реакции кар-диореспираторной системы: автореф. дис. ... докт. биол. наук / Ю.С. Ванюшин. - Казань, 2001. - 40 с.
4. Земцовский Э.В. Спортивная кардиология / Э.В. Земцовский. - М., 1995. - 448 с.
5. Карпман В.Л. Динамика кровообращения у спортсменов / В.Л. Карпман. - М.: Физкультура и спорт, 1982. - 135 с.
6. Меерсон Ф.З. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам / Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова. - М.: Медицина, 1988. - 256 с: ил.
7. Нигматуллина Р.Р. Насосная функция сердца развивающегося организма и ее регуляции при мышечных тренировках: автореф. дис... докт. биол. наук / Р.Р. Нигматуллина. - Казань, 1999. - 40 с.
8. Фёдоров Н.А. Влияние физической нагрузки повышающейся мощности на показатели кардиореспираторной системы спортсменов с различными типологическими особенностями кровообращения: автореф. дис. ... канд. биол. наук / Н.А. Фёдоров. - Казань, 2010. - 21 с.
9. Хайруллин Р.Р. Влияние нагрузки повышающейся мощности на типы адаптации кардиореспираторной системы спортсменов: автореф. дис. ... канд. биол. наук / Р.Р. Хайруллин. - Казань, 2009. - 20 с.
References
1. Abzalov, R.A. Regulation of heart functions of the immature body at various motor regimes: abstract of doctoral thesis (Biol.) / R.A. Abzalov. - Kazan, 1986. (In Russian)
2. Belotserkovsky, Z.B. Cardiohemodynamics of athletes with different degrees of myocardial mass gain / Z.B. Belotserkovsky // Fiziologiya cheloveka. - 1997. - V. 23. - № 5. - P. 77-81. (In Russian)
3. Vanyushin, Yu.S. Compensatory-adaptive responses of cardiorespiratory system: abstract of doctoral thesis (Biol.) / Yu.S. Vanyushin. - Kazan, 2001. - 40 P. (In Russian)
4. Zemtsovskiy, E.V. Sports cardiology / E.V. Zemtsovskiy. - Moscow, 1995. - 448 P. (In Russian)
5. Karpman, V.L. The dynamics of blood circulation in athletes / V.L. Karpman. - Moscow: Fizkultura i sport, 1982. - 135 P. (In Russian)
6. Meerson, F.Z., Pshennikova, M.G. Adaptation to stress situations and physical loadings / F.Z. Meerson, M.G. Pshennikova. -Moscow: Meditsina, 1988. - 256 P: illustr. (In Russian)
7. Nigmatullina, R.R. Heart pumping function of developing body and its regulation at muscle work: abstract of doctoral thesis (Biol.) / R.R. Nigmatullina. - Kazan, 1999. - 40 P.
8. Fedorov, N.A. The influence of graduated physical loading on the cardiorespiratory indicators of athletes with different typological characteristics of blood circulation: abstract of Ph.D. thesis / N.A. Fedorov. - Kazan, 2010. - 21 P. (In Russian)
9. Khayrullin, R.R. The influence of the veloergometric stress test on the types of adaptation of athletes' cardiorespiratory system: abstract of Ph.D. thesis / R.R. Khayrullin. - Kazan, 2009. - 20 P. (In Russian)
Информация для связи с автором:
kaf.fv.kgau@mail.ru
Поступила в редакцию 04.06.2013 г.
