CC BY
28
УДК 616.12
ОСОБЕННОСТИ ХРОНО- И ИНОТРОПНОЙ ФУНКЦИИ У ДЕВУШЕК-СПОРТСМЕНОК ПРИ РАЗЛИЧНОЙ АКТИВНОСТИ МЕХАНИЗМОВ РЕГУЛЯЦИИ РИТМА СЕРДЦА
Е.В. Быков, Т.В. Потапова*, СМ. Кайкан, РЛ. Долгова, О.А. Зуев ЮУрГУ, г. Челябинск; *ТГУ, г. Тюмень
В работе отражены особенности состояния кардиогемодинамики у девушек-спортсменок в зависимости от преобладания активности надсегментарного или сегментарного уровня нейровегетативной регуляции ритма сердца в видах спорта со скоростно-силовыми нагрузками.
Ключевые слова: нейровегетативная регуляция, сердечно-сосудистая система, физические нагрузки, адаптация.
Актуальность. В формировании структуры вариабельности сердечного ритма участвует сложный многоуровневый комплекс различных регуляторных структур, обеспечивающий вегетативное управление деятельностью сердца [1, 6]. Физическая нагрузка, изменения положения тела в пространстве являются одними из важнейших факторов (наряду с дыханием, психоэмоциональными воздействиями), которые модулируют активность различных уровней нейровегетативной регуляции, обеспечивающих адекватную адаптацию функции сердца при различных функциональных состояниях [4, 5,10].
Роль физических нагрузок в становлении регуляторных механизмов очевидна. Учитывая совокупность факторов, в первую очередь, гуморальногормональных, определяемых возрастными перестройками организма девушек, влияние специфики физических нагрузок, представляет интерес оценка связи активности различных уровней регуляции деятельности ССС с ее функциональным состоянием (наличие адаптивного и дезадаптивного ре-гирования на фунциональные пробы).
Целью работы является изучение особенностей функционального состояния центрального звена сердечно-сосудистой системы девушек-спорт-сменок, в структуре физических нагрузок которых преобладают скоростно-силовые нагрузки.
Материал и методы исследования. Обследовано 56 спортсменок в возрасте 15-19 лет, занимающихся легкой атлетикой и конькобежным спортом, специализирующихся в беге на короткие дистанции (спринт). Исследования проведены в состоянии покоя (исходное положение лежа) и сразу после проведения пробы активного ортостаза в начале подготовительного этапа учебно-тре-нировочного процесса.
Метод исследования - импедансная реогра-фия, запись велась на протяжении 500 последова-
тельных кардиоциклов, проводился спектральный анализ с определением общей мощность спектра и ее распределения по 4 диапазонам: в ультранизко-частотном (УНЧ) - до 0,025 Гц (отражает активность метаболической регуляции); очень низкочастотном (ОНЧ, 0,025-0,075 Гц, отражает активность высших центров вегетативной регуляции); низкочастотном (НЧ, 0,075-0,15 Гц) — отражает активность симпатического отдела ВНС; в высокочастотном (ВЧ, 0,15-0,5 Гц) - отражает влияние парасимпатического отдела ВНС [1].
Результаты исследования. Нами было установлено, что в целом влияние скоростно-силовых нагрузок определяет значимость нейрогумораль-ных механизмов и высших вегетативных центров (ОНЧ-диапазон) и симпатического отдела ВНС (НЧ-диапазон) хронотропной деятельности сердца: абсолютная мощность ОНЧ- и НЧ-колебаний была достоверно выше, чем УНЧ- и ВЧ-колебаний (р < 0,01-0,001).
В исходном положении наиболее высокой была доли флюктуаций в ОНЧ-диапазоне, которая (более 37,5 %) превышала значения, характерные для здоровых взрослых лиц (до 30 %) [1, 7, 9]. Согласно данным литературы, это указывает на напряжение адаптационных механизмов. В частности, в руководстве «Вегетативные расстройства. Клиника, диагностика, лечение» под ред. А.М. Вейна превалирование ОНЧ-колебаний над ВЧ- и НЧ-колебаниями определяется как «напряженный вегетативный баланс» [8].
В то же время, данные литературы свидетельствуют о том, что для лиц женского пола более характерно наличие высокой доли ОНЧ-колебаний, а для мужчин - НЧ-колебаний, усматривая в установлении такого нейровегетативного гомеостаза роль женского полового гормона эстрогена [3, 11-14]. ОНЧ-диапазон отражает процессы межсистемной интеграции на уровне высших отделов головного
мозга. А.Н. Флейшман (1999) рассматривает высокий по сравнению с нормой уровень ОНЧ-колеба-ний как гиперадаптивное состояние, а сниженный как энергодефицитное состояние [9].
Весьма значима доля НЧ-колебаний (симпатический отдел ВНС) (более 36 %), что в целом укладывается в диапазон нормального распределения ОМС (норма от 15 до 35-40 % по Р.М. Баевскому). Что касается ВЧ-диапазона спектра, доля ВЧ-модуляций (около 15 %, нижняя граница нормы у взрослых лиц) свидетельствует об относительно низкой значимости парасимпатического отдела ВНС в регуляции ритма сердца. Как правило, увеличение доли высокочастотных модуляций наблюдают при высоком уровне функционального состояния ССС, обусловленных занятиями циклическими видами спорта с аэробной направленностью тренировочного процесса [2, 6]. В частности, расчет индекса вагосимпатического взаимодействия (НЧ/ВЧ) показал, что его величина составляет 2,33 ± 0,14, следовательно, хронотропная функция у спортсменок-спринтеров в большей степени подвержена влияниям симпатического отдела ВНС.
Индекс централизации (ИЦ = (ОНЧ % + НЧ %) / ВЧ %) составил в исходном положении лежа 4,81 ± ± 0,27 уел. ед., таким образом, можно говорить о централизации управления деятельностью ССС у девушек в период пубертатного развития при занятиях скоростно-силовыми видами спорта. В процентном отношении преобладали девушки с более высоким уровнем ОНЧ-колебаний (ОНЧ > НЧ) - 58,3 %.
После выполнения пробы активного ортостаза общая мощность спектра определялась прежде всего значительно более высокими величинами мощности низко- (40,9 %) и высокочастотных (16,7 %) колебаний (р < 0,05 и р < 0,001 соответственно). Величина индекса вагосимпатического взаимодействия составила 2,46 ± 0,21 уел. ед. (изменения по сравнению с исходной величиной не достоверны).
Доля колебаний в УНЧ- и ОНЧ-диапазонах составила 9,6 и 32,8 %. Повышение доли НЧ-колебаний при переходе в вертикальное положение также отражает участие барорефлекторных механизмов регуляции хронотропной функции при ортостатических пробах; отмечена однонаправленность изменений абсолютных значений мощ-
ности спектра в диапазонах, отражающих активность симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы и их относительных характеристик. Такого рода динамика представляется нам отражением адаптационных перестроек механизмов регуляции ритма сердца под влиянием занятий спортом.
Далее нами был проведен сравнительный анализ показателей гемодинамики и их спектральных характеристик в зависимости от преобладания ОНЧ- (1-я группа) или НЧ-колебаний (2-я группа) в общей мощности спектра ритма сердца спортсменок, специализирующихся в спринте.
Исходные показатели ЧСС и его спектральные характеристики в группах сравнения достоверно различались: в 1-й группе ЧСС была ниже, а ОМС больше, чем во 2-й (р < 0,05); у девушек-спортсменок с преобладанием ОНЧ-колебаний (1-я группа, р < 0,001 по сравнению со 2-й) существенно выше активность гуморально-метаболических факторов регуляции, о чем также свидетельствуют значительно более высокие величины мощности в УНЧ-диапазоне спектра (р < 0,001) (табл. 1).
Во 2-й группе хронотропная функция находилась под контролем симпатического отдела ВНС (НЧ-колебания). В целом, мощность колебаний в ОНЧ-диапазоне спектра в 1-й группе превышала более чем в 2,5 раза мощность НЧ-колебаний. Напротив, во 2-й группе мощность НЧ-колебаний в 1,5 раза, чем больше ОНЧ-колебаний. Соответственно, значимость этих уровней регуляции хронотропной функции была доминирующей.
В 1-й группе при ортопробе достоверно снизилась абсолютная мощность колебаний в УНЧ- и ОНЧ-диапазоне спектра и повысилась в НЧ-диапазоне, что отражает снижение активности гуморально-метаболических факторов регуляции. Основное значение в этой группе имели барорефлекторные механизмы и влияние симпатического отдела ВНС. Во 2-й группе мощность колебаний в НЧ-диапазоне также была наибольшей, но увеличение не было достоверно значимым. В обеих группах в вертикальном положении наибольшей была относительная мощность колебаний в диапазоне низких частот, при этом доля колебаний во всех четырех диапазонах спектра в группах сравнения практически не различались. Отдельного
Таблица 1
Показатели общей мощности спектра ритма сердца и ее распределение по диапазонам в положении лежа (М ± т)
Показатель 1-я группа 2-я группа Р
ЧСС, уд./мин 61,94 ±2,23 69,70 ±2,30 <0,05
УНЧ, уел. ед. 5,77 ±0,46 1,26 ±0,43 <0,001
ОНЧ, уел. ед. 13,66 ±1,40 5,65 ± 0,55 < 0,001
НЧ, уел. ед. 5,15 ±0,50 8,31 ±0,86 <0,01
ВЧ, уел. ед. 1,69 ±0,21 3,82 ± 0,40 < 0,001
Интегративная физиология
интереса заслуживает анализ динамики показателей абсолютной и относительной мощности спектра в группах сравнения.
В 1-й группе произошло существенное снижение активности надсегментарного уровня регуляции и гуморально-метаболических факторов. Во 2-й группе мощность УНЧ-колебаний увеличилась, но оставалась меньше, чем в 1-й группе. Изменения мощности ОНЧ-колебаний в группах сравнения противоположны, а уменьшение их доли во 2-й группе незначительна (менее 3 %, в 1-й группе более 15 %). Указанные особенности спектральных показателей ритма сердца позволяют заключить, что они во многом отражают правило исходного уровня: так, изменения мощности НЧ-колебаний в 1-й группе более значительны, что может быть связано с их исходно существенно меньшими величинами по сравнению со 2-й группой. В то же время, определенная «ригидность» спектральных характеристик может отражать большее напряжение регуляторных механизмов ритма сердца у девушек-легкоатлеток 2-й группы.
Величина ударного объема, его ОМС и мощности спектра в изучаемых диапазонах в группах сравнения не имели различий. Следует отметить, что в 1-й группе наиболее высокая мощность колебаний была в ОНЧ-диапазоне (достоверно больше, чем в других диапазонах спектра) и в целом преобладали механизмы регуляции, связанные с гуморально-метаболическими влияниями (УНЧ-и ОНЧ-колебания в сумме более чем в 1,6 раза превышали суммарную мощность НЧ- и ВЧ-коле-баний). Во 2-й группе в состоянии покоя инотроп-ная функция определялась паритетом влияния сегментарного и надсегментарного уровней регуляции (НЧ + ВЧ и ОНЧ + УНЧ), симпатического отдела ВНС (НЧ-колебания) и гуморальных факторов (ОНЧ-колебания) (табл. 2).
Относительные спектральные характеристики позволяют отметить, что доля УНЧ-колебаний достоверно больше в 1-й группе, а НЧ-колебаний -во 2-й группе.
Следовательно, во 2-й группе инотропная и хронотропная функции определялись преимущественным влиянием симпатического отдела ВНС, а в 1-й группе превалировали гуморально-метаболические факторы регуляции.
В вертикальном положении в обеих группах
достоверно снизились значения ударного объема, в 1-й группе сохранялась наибольшая мощность ОНЧ-колебаний, достоверное снижение определено в диапазонах УНЧ- и ВЧ-колебаний. Во 2-й группе изменения были аналогичными. При пробе активного ортостаза в обеих группах превалировала доля ОНЧ- и НЧ-колебаний: в 1-й группе соответственно 42,81 и 34,08 % и во 2-й группе 38,70 и 38,83 %. Достоверных межгрупповых различий относительной мощности спектра в диапазонах не было установлено.
Изменения абсолютной и относительной мощности ультра низкочастотных колебаний в группах сравнения имели противоположную направленность, в связи с этим во 2-й группе был достоверно значимый уровень различий УНЧ-колебаний с 1-й группой. Динамика относительной мощности ОНЧ-колебаний в группах сравнения была незначительной.
Изменения активности и доли колебаний сегментарного уровня регуляции инотропной функции более значительны. Так, мощность низкочастотных колебаний увеличилась более чем на 20 % в обеих группах, а высокочастотных - снизилась на 50 %. Особенностью изменений спектральных характеристик ударного объема является наличие в группах сравнения относительно одинаковых величин как абсолютных, так и относительных показателей мощности во всех диапазонах спектра в вертикальном положении.
Таким образом, влияние активного ортостаза на механизмы регуляции ударного объема у спортсменок в наибольшей затрагивало изменения активности симпатического отдела ВНС и отражало роль барорефлекторных механизмов, на что указывает возрастание мощности низкочастотных колебаний. В то же время, степень повышения доли НЧ-колебаний во 2-й группе существенно
меньше, чем в 1-й, что связано с ее исходно более высокими значениями.
Анализ представленных значений ЧСС и У О в группах сравнения позволяет судить о величине МОК (4,33 ± 0,41 л/мин в 1-й группе и 4,98 ± 0,48 л/мин во 2-й группе, р > 0,05) и СИ (2,76 ± 0,25 и 3,19 ± ± 0,32 л/мин/м2 соответственно) и сопоставить его распределение по типам кровообращения. Так, в 1-й группе наибольшее количество спортсменок имело эукинетический ТК (61,9 %), а во 2-й группе - ги-
Таблица 2
Показатели общей мощности спектра ударного объема сердца и ее распределение по диапазонам в положении лежа (М ± т)
Показатель 1-я группа 2-я группа Р
УО, мл 68,54 ±3,49 71,85 ±3,70 >0,05
УНЧ, уел. ед. 14,34 ± 1,41 7,39 ± 0,75 <0,001
ОНЧ, уел. ед. 24,97 ± 2,50 18,58 ± 1,88 <0,05
НЧ, уел. ед. 16,76 ±1,68 19,45 ± 1,95 >0,05
ВЧ, уел. ед. 6,90 + 0,68 6,94 ± 0,72 >0,05
перкинетический (60 %). При проведении ортопробы нами было выявлено большее количество дезадаптивных реакций у лиц с гиперкинетиче-ским ТК в сравнении с эукинетическим ТК: 11,1 % против 21,4 %.
Заключение. Данные литературы свидетельствуют о том, что для лиц женского пола более характерно наличие высокой доли ОНЧ-колеба-ний, а для мужчин - НЧ-колебаний, усматривая в установлении такого нейровегетативного гомеостаза роль женского полового гормона эстрогена [10-14]. ОНЧ-диапазон отражает процессы меж-системной интеграции на уровне высших отделов головного мозга. А.Н. Флейшман (1999) рассматривает высокий по сравнению с нормой уровень ОНЧ-колебаний как гиперадаптивное состояние, а сниженный - как энергодефицитное состояние. Полученные нами результаты свидетельствуют о наличии у спортсменок 1-й группы такого гипера-даптивного состояния, что, в свою очередь, свидетельствует о том, что адаптивные перестройки организма, подвергающегося воздействию физических нагрузок, не всегда являются позитивными. С другой стороны, наличие у спортсменок 2-й группы (с исходным преобладанием симпатической регуляции ритма сердца) большего количества дезадаптивных реакций свидетельствует о наличии у них выраженного напряжения адаптационных механизмов.
Таким образом, модельными характеристиками спортсменок, в структуре нагрузок которых преобладает развитие скоростно-силовых возможностей, являются наличие исходного преобладания очень низкочастотных колебаний, эукинетиче-ского типа кровообращения, а при пробе активного ортостаза - высокая реактивность симпатического отдела ВНС и выраженное увеличение мощности и доли НЧ-колебаний.
Литература
1. Баевский, P.M. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения / P.M. Баевский, Г.Г. Иванов. -М.: Медицина, 2000. - 295 с.
2. Адаптация сердечно-сосудистой системы к физическим нагрузкам / Е.В. Быков, С.А. Лича-гина, Р. У. Гаттаров и др. //В кн.: Колебательная активность показателей функциональных систем организма спортсменов и детей с различной двигательной активностью. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. - С. 92-207.
3. Особенности функционирования сердечно-
сосудистой системы в разные фазы менструального цикла / Д.А. Дмитриев, Е.В. Саперова, АД. Дмитриев и др. // Рос. физиол. журнал им. М.И. Сеченова. -2007. - Т. 93, М3.-С. 300.
4. Показатели флуктуаций кардиоинтервалов при различных функциональных состояниях дошкольников / В.Г. Каменская, Н.Н. Музалевская, С.В. Зверева и др. // Физиология человека. - 2001. -Т. 27, No 3.-С. 89.
5. Динамика мощности низко- и высокочастотного диапазонов спектра вариабельности сердечного ритма у больных ишемической болезнью сердца с различной тяжестью коронарного атеросклероза в ходе нагрузочных проб / А.Р. Киселев, В.И. Гриднев, О.М. Посненкова и др. // Физиология человека. — 2008. - Т. 34, N°3.-C. 57-64.
6. Ритм сердца у спортсменов / под ред. P.M. Баевского и Р.Е. Мотылянской. - М.: Физкультура и спорт, 1986. -140 с.
7. Рябыкина, Г.А. Вариабельность ритма сердца /Г.А. Рябыкина, А.В. Соболева. - М.: Оверлей, 2001. - 200 с.
8. Соловьева, АД. Методы исследования вегетативной нервной системы / АД. Соловьева, А.Б. Данилов, Н.Б. Хаспекова //Вегетативныерасстройства: Клиника, лечение, диагностика. - М.: МИА, 2000. - С. 44-102.
9. Флейшман, А.Н. Медленные колебания гемодинамики. Теория, практическое применение в клинической медицине и профилактике / А.Н. Флейшман. - Новосибирск: Наука. Сиб. предприятие РАН, 1999. -264 с.
10. Glass, L. Synchronization and rhythmic processes in physiology / L. Glass // Nature. —2001. — V. 410. -P. 277.
11. Gender differences un autonomic cardiovascular regulation: spectral, hormonal and hemodi-namic indexes / J.M. Evans, M.G. Ziegler, A.R. Pat-wardham et al. // J. Appl. Physiol. — 2001. - V. 91, Mo 6.-P. 2611.
12. Liu, C.C. Effects of estrogen on gender-related autonomic differences in humans / C.C. Liu, T.B.J. Kuo, Ch.C.H. Yang // Am. J. Physiol. - Heart Circ. Physiol. - 2003. - V. 285, № 5. - P. 2188.
13. Heart rate variability and heart rate in healthy volunteers. Is the female autonomic neurossystem cardioprotective? / D. Ramaekers, H. Ector, A.E. Aubert et al. //Eur. Heart J. -1998. - V. 19, № 9. - P. 1334.
14. Sato, N. Cardiovascular reaction to mental stress: relationship with menstrual cycle and gender / N. Sato, S. Miyake // J. Pysiol. Anthropol. Appl. Hum. Science. - 2004. - V. 23, № 6. - P. 215.
Поступила в редакцию 14 июля 2008 г.
