CC BY
154
УДК 796.015.6 DOI 10.14526/01_1111_97
ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ ПРИ АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМА СПОРТСМЕНОВ ЦИКЛИЧЕСКИХ ВИДОВ СПОРТА К ТРЕНИРОВОЧНЫМ НАГРУЗКАМ В УСЛОВИЯХ
СРЕДНЕГОРНОЙ ПОДГОТОВКИ
Рыбина И.Л. — кандидат биологических наук, Республиканский научно-практический центр спорта, 220007, Беларусь, г. Минск, ул. Воронянского, 50/1
METABOLIC CHANGES OF ELITE ATHLETES BODY BY ADAPTATION TO ALTITUDE TRAINING IN ENDURANCE SPORTS
Rybina I.L. - PhD
Republican scientific and practical center of sports, 220007, Belarus, Minsk, st. Voronianskogo, 50/1
e-mail: [email protected]
Аннотация. Анализ специальной литературы свидетельствует об эффективности использования условий естественной гипоксии в процессе подготовки спортсменов циклических видов спорта. В статье представлен анализ особенностей адаптации организма спортсменов высокой квалификации циклических видов спорта к тренировочным нагрузкам в условиях среднегорной подготовки с использованием методов клинико-лабораторного контроля. Материалы и методы. В исследовании приняли участие 47 спортсменов высокой квалификации (МС и МСМК) циклических видов спорта, специализирующихся в биатлоне (29), лыжных гонках (8) и велоспорте (10), в возрасте 22-29 лет. Обработаны результаты 17364 биохимических и гематологических исследований в капиллярной крови. Проведен сравнительный анализ клинико-лабораторных показателей при тренировочных нагрузках в среднегорье и равнинных условиях. Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием методов описательной статистики и сравнительного анализа с использованием U-критерия Манна-Уитни для независимых переменных. Результаты. Полученные данные показали повышенную напряженность работы метаболических и ферментных систем организма при проведении тренировочного процесса в условиях среднегорья по сравнению с равнинной местностью. Адекватная тренировочная работа, не сопровождавшаяся чрезмерной активацией метаболических процессов, характеризовалась возрастанием кислородтранспортных возможностей крови. Тренировочная работа в горах, сопровождающаяся чрезмерными метаболическими сдвигами не позволила существенным образом активировать эритропоэз и реализовать один из важнейших эффектов среднегорной подготовки. Тренировочный процесс в среднегорье требует внимательного отношения к планированию интенсивности выполняемых упражнений и суммарного объема тренировочной работы. Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости контроля состояния процессов метаболизма при адаптации к тренировочным нагрузкам в горной местности с целью недопущения дисбаланса адаптационных процессов и последующего снижения эффективности среднегорной подготовки.
Ключевые слова: клинико-лабораторные исследования, высококвалифицированные
спортсмены, гипоксия, тренировочный процесс
Abstract: Analysis of literature shows high effectiveness of altitude training in preparation of elite athletes in endurance sports. The article presents metabolic analysis of elite athletes adaptation to training loads by altitude training in endurance sports with clinical and laboratory monitoring methods. Material, Methods. In the study 47 elite athletes in biathlon (29), crosscountry skiing (8) and cycling (10) aged 22-29 years participated. The article presents results of 17364 biochemical and hematological tests in capillary blood. We used the comparative analysis of laboratory tests during training loads in altitude and sea level. Methods of descriptive statistics and Mann-Whitney test were used. Results. The data showed an increased intensity of metabolic enzyme systems during training in altitude conditions compared with sea level. Adequate training loads without excessive activation of metabolic processes were characterized by increase in blood oxygen transport. Altitude training accompanied by excessive metabolic shifts did not allow significantly activating erythropoiesis and implementing one of the most important effects of altitude training. Training process in altitude conditions requires careful attention to planning of exercise intensity and total volume of training loads. Conclusion. The results show necessity of metabolic processes monitoring during adaptation to training loads in altitude conditions. It is important to prevent imbalance of adaptation processes and subsequent reduction of altitude training efficiency. Keywords: laboratory research, highly skilled athletes, hypoxia, training process.
Введение.
многочисленных свидетельствуют
об
Результаты исследований эффективности
использования условии естественной гипоксии в процессе подготовки спортсменов циклических видов спорта [1, 4, 5, 14]. Тренировки в гипоксических условиях являются эффективным средством для расширения
функциональных резервов организма. Тренировочный процесс в горных условиях требует правильной организации и детального мониторинга
функционального состояния спортсмена. Это обусловлено тем, что данный вид подготовки несет скрытые риски обострения хронических заболеваний и срыва адаптационных процессов при нерациональном построении
тренировочного процесса [12].
Адаптация к гипоксии невозможна без адекватной перестройки функций нервной и эндокринной систем [2]. Наиболее отчетливо компенсаторные реакции проявляются при выполнении стандартных нагрузок, о чем свидетельствует динамика увеличения концентрации лактата в крови при выполнении стандартных нагрузок на различной высоте [3]. Объем циркулирующей крови увеличивается в результате рефлекторного выброса из депо и перераспределения крови, а в
дальнейшем - вследствие усиления кроветворения [2].
Адаптационные реакции к гипоксии сопровождаются комплексом изменений важных гематологических показателей крови [6, 11, 13]. Одной из наиболее острых реакций, протекающих в организме человека в течение первых часов пребывания в условиях гипоксии, является полицитемия. Недостаток кислорода стимулирует выделение эритропоэтина, что проявляется уже через три часа после прибытия на высоту. Максимальное выделение эритропоэтина достигается через 24-48 ч [15]. В первые дни пребывания в гипоксических условиях при выполнении стандартных физических нагрузок отмечается усилие анаэробного гликолиза и повышение в крови и ткани уровня лактата [9]. проявлением устойчивой к гипоксии является экономизация функций Одним из факторов,
мышечной Важным адаптации существенная организма.
повышение максимального в результате
обеспечивающих работоспособности и потребления кислорода пребывания и тренировки в горах, является васкуляризация и связанное с ней увеличение капиллярного кровотока в мышцах [8].
Несмотря на то, что изучению адаптации к условиям гипоксии посвящено
много работ, данные исследований не всегда сопоставимы из-за различия в условиях экспериментов и количественные критерии оценки адаптации организма спортсменов к условиям гипоксии являются предметом дискуссий [4, 7, 10]. Кроме того, ряд гематологических показателей в настоящее время внесен в модель биологического паспорта спортсменов, что обусловило интерес к изучению реакции данных показателей под влиянием тренировочного процесса в среднегорье [13].
- выявить организма квалификации спорта к в условиях
Цель работы
особенности адаптации спортсменов высокой циклических видов тренировочным нагрузкам среднегорной подготовки с
использованием методов клинико-лабораторного контроля.
Материалы и организация исследований. В исследовании особенностей метаболизма под влиянием тренировочных нагрузок в горных и равнинных условиях приняли участие 47 спортсменов высокой квалификации (МС и МСМК) циклических видов спорта, специализирующихся в биатлоне (29), лыжных гонках (8) и велоспорте (10), в возрасте 22-29 лет. Всего в данном исследовании обработаны результаты 17364 биохимических и гематологических
Равнинные условия характеризовались высотой не более 400 метров над уровнем моря. Тренировки в горных условиях проводились на высоте 1500-1700 метров над уровнем моря. Забор крови проводили утром натощак в начале микроцикла. Исследование проводилось с применением фотометра РМ 2111 (Солар, Республика Беларусь), портативного биохимического анализатора PICCOLO Xpress (ABAXIS, США), гематологических
анализаторов Sysmex XT-2000i и QBCAutoread (BectonDicinson, США). Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием прикладного пакета компьютерных программ обработки данных Statistika for Windows. Применялись методы описательной статистики и сравнительного анализа с использованием U-критерия Манна-Уитни для независимых переменных.
Результаты и их обсуждение.
Для сравнительного анализа биохимические и гематологические показатели представителей лыжных гонок, биатлона и велоспорта были разделены на 2 группы: исследования в равнинных и горных условиях. В таблице представлены клинико-лабораторные показатели,
имеющие достоверные различия при мониторинге тренировочного процесса в горных и равнинных условиях.
исследований в капиллярной крови.
Таблица — Клинико-лабораторные показатели представителей циклических видов спорта при подготовке в равнинных и горных условиях (X ■ SD)
Мужчины Женщины
Показатели n Равнинные n Горные n Равнинные n Горные
условия Условия условия условия
лыжные гонки
Лейкоциты, 109/л 43 6,51±5,25 96 7,60±4,21 52 6,46±3,75 128 8,17±4,63*
Гемоглобин, г/л 43 140,9±10,5 96 142,4±10,8 52 164,8±7,2 128 167,5±6,8*
Гематокрит,% 43 42,3±3,3 96 43,7±2,9* 52 48,9±2,9 128 50,6±2,3*
MCHC, г/дл 43 33,7±0,7 96 32,1±0,9* 52 33,9±0,7 128 32,7±1,1*
Тромбоциты, 109/л 43 182,3±93,1 96 267,9±57,8 * 52 224,5±64,2 128 275,6±55,4*
Ретикулоциты, % 43 0,57±0,20 96 0,87±0,15*
Кортизол, нмоль/л 43 721,9±318,7 96 897,8±557,5 52 874,38±83,6 128 1016,3±503,4*
биатлон
Мочевина, ммоль/л 61 5,72±1,02 76 5,78±0,77 473 5,12±1,12 381 5,41±1,17*
Гемоглобин, г/л 63 154,3±7,0 39 156,4±8,5 209 141,1±7,0 152 145,2±6,6*
Гематокрит,% 63 47,5±2,2 39 48,4±3,0 210 43,8±2,1 152 45,0±1,9*
велоспорт
КФК, ед/л 34 179,4±80,0 101 276,6±183,2* 41 164,6±71,3 44 196,5±84,5
АСТ, ед/л 34 31,9±6,5 119 46,6±12,1* 41 36,7±4,7 64 39,6±8,2
АЛТ, ед/л 34 23,8±6,1 119 32,5±7,1* 41 28,1±7,1 64 30,8±5,4
Сывороточное железо, мкмоль/л 34 18,9±3,0 101 20,4±3,1 37 18,2±2,8 56 20,8±2,7*
Примечание: * - различия достоверны в сравнении с равнинными условиями, Р<0,05
Как следует из данных таблицы, у мужчин в лыжных гонках и женщин в биатлоне (Р<0,05) адаптация к высокоинтенсивным физическим
нагрузкам в горных условиях сопровождалась улучшением
кислородтранспортных свойств крови и активацией процессов эритропоэза. Возрастание гемоглобина при тренировках в горных условиях являлось отражением грамотно спланированной тренировочной
программы в условиях среднегорья (рисунки 1-2). Это позволило реализовать один из физиологических эффектов среднегорной подготовки, который заключается в активации эритропоэза и улучшении функционирования
кислородтранспортной системы крови. У лыжниц-гонщиц в горах наблюдался достоверно более высокий гематокрит по сравнению с таковым на равнине (Р<0,05).
148 146 144 142 140 138
*
145,2
141
биатлон
142,4
140,9
лыжные гонки
146,5
145,1
велоспорт
□ равнинные условия Шсреднегорье
Рисунок 1 - Сравнительный анализ среднегрупповых данных содержания гемоглобина (г/л) у спортсменов циклических видов спорта в среднегорье и равнинных условиях (женщины), (* - различия достоверны, Р<0,05)
170 165 160 155 150 145
156,4
154,3
биатлон
167,5
164,8
лыжные гонки
158,1
154,5
велоспорт
□ равнинные условия Шсреднегорье
Рисунок 2 - Сравнительный анализ среднегрупповых данных содержания гемоглобина (г/л) у спортсменов циклических видов спорта в среднегорье и равнинных условиях (мужчины), (* - различия достоверны, Р<0,05)
В лыжных гонках у спортсменов отмечались достоверно более низкие показатели средней концентрации гемоглобина в эритроците (МСНС) в горных условиях, чем на равнине (Р<0,05). Об активации процессов эритропоэза свидетельствовало достоверное
возрастание количества ретикулоцитов в горных условиях по сравнению с равнинными (Р<0,05). Анализ
индивидуальной динамики содержания гемоглобина свидетельствует о наличии различий его изменения, обусловленных характером построения тренировочных нагрузок в горных условиях, а также индивидуальными особенностями
организма спортсменов, в том числе и генетической составляющей, что необходимо учитывать для
индивидуализации тренировочного
процесса в горах.
Тренировочный процесс лыжников-гонщиков в горных условиях сопровождался достоверно более высоким уровнем кортизола по сравнению с тренировкой на равнине (Р<0,05). Это свидетельствовало о высокой
стрессорности тренировочных нагрузок в горах и активации процессов катаболической направленности.
Выполнение напряженной мышечной работы в горных условиях у лыжников-гонщиков связано с активацией лейкоцитарного и тромбоцитарного звеньев кроветворения по сравнению с тренировками на равнине (Р<0,05). У представителей женского пола в биатлоне тренировочный процесс в горных условиях сопровождался достоверно более высокими значениями содержания мочевины по сравнению с таковыми при тренировках в условиях равнинной местности (Р<0,05).
У представителей велоспорта выявлена высокая напряженность работы ферментных систем, которая
сопровождалась достоверно более высокими значениями активности ферментов КФК, АСТ и АЛТ при тренировочной работе в условиях среднегорья по сравнению с таковыми при тренировках на равнинной местности (Р<0,05). При этом среднегрупповые данные активности ферментов КФК и АСТ были выше границ обще-популяционного референтного интервала, что являлось отражением значительного напряжения работы ферментативных систем. По-видимому, чрезмерно напряженная тренировочная работа в условиях горной
местности не позволила улучшить кислородтранспортные возможности, о чем свидетельствует отсутствие динамики уровня гемоглобина при тренировках в среднегорье (рисунки 1-2). При этом не отмечалось потребления сывороточного железа вследствие активации эритропоэза, а, наоборот, отмечалось его возрастание ( у женщин - достоверное, Р<0,05).
Условия среднегорья требуют повышенного внимания к планированию интенсивности выполняемых физических упражнений и суммарного объема тренировочной работы. Важным моментом подготовки в среднегорье является правильное соотношение между объемом и интенсивностью тренировочных нагрузок, направленных на повышение аэробных возможностей спортсменов. Чрезмерно высокая интенсивность способствует смещению тренировочных нагрузок в зону анаэробного обмена и может привести к излишней утомляемости и уменьшению объема тренировочных воздействий. Низкая интенсивность не обеспечивает наличия достаточных стимулов для повышения адаптации и, кроме того, может оказать негативное влияние на скоростные возможности, спортивную технику и другие важные компоненты подготовленности.
Заключение. Результаты
выполненных исследований показали повышенную напряженность работы метаболических и ферментных систем организма при проведении тренировочного процесса в условиях среднегорья по сравнению с таковой при тренировках на равнинной местности. Адекватная тренировочная работа, не
сопровождавшаяся чрезмерной активацией метаболических процессов,
способствовала возрастанию
кислородтранспортных возможностей крови. Тренировочная работа в горах, сопровождающаяся чрезмерными
метаболическими сдвигами, не позволила существенным образом активировать эритропоэз и реализовать один из важнейших эффектов среднегорной подготовки.
Полученные результаты
свидетельствуют о необходимости контроля состояния процессов
метаболизма при адаптации к тренировочным нагрузкам в среднегорной местности с целью недопущения дисбаланса адаптационных процессов и последующего снижения эффективности среднегорной подготовки.
Литература
1. Алексанянц, Г.Д.Особенности вегетативного обеспечения у юных спортсменов, специализирующихся в дзюдо и самбо / Г.Д. Алексанянц, О.В. Минко // Педагогико-психологические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. - 2014. - №4(33). - С. 82-86. Режим доступа: http://elibrary.ru/item.asp?id=22958389.
2. Алексанянц, Г.Д. Oсобенности гормонального статуса юных гандболистов / Г.Д. Алексанянц, С.Н. Диденко // Педагогико-психологические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. - 2014. - №4(33). - С. 42-46. Режим доступа: http://elibrary.ru/item.asp?id=22958384.
3. Булатова, М. М. Среднегорье, высокогорье и искусственная гипоксия в системе подготовки спортсменов / М. М. Булатова, В. Н. Платонов // Спортивная медицина. - 2008. - № 1. - С. 95-119.
4. Меерсон, Ф. З. Адаптация к высотной гипоксии / Ф. З. Меерсон // Физиология адаптационных процессов. - М. : Наука, 1986. - С. 224-248.
5. Платонов, В. Н. Система подготовки спортсменов в олимпийском спорте. Общая теория и ее практические приложения / В. Н. Платонов. - М. : Советский спорт, 2005. - 820 с.
6. Радченко, А. С. Использование среднегорья и нормобарической гипоксии для усиления тренировочных нагрузок в циклических видах спорта (краткий обзор специальной литературы) / А. С. Радченко, О. А. Чурганов, О. М. Шелков // Вестник спортивной науки. - 2012. - № 4. -С. 37-41.
7. Суслов, Ф. П. Спортивная тренировка в условиях среднегорья / Ф. П. Суслов, Е. Б. Гиппенрейтер, Ж. К. Холодов. - М. : РГАФК, 1999. -202 с.
8. Bonne, T. C. Altitude training causes haematological fluctuations with relevance for the Athlete Biological Passport / T. C. Bonne, C. Lundby, A. K. Lundby, M. Sander, J. Beider, N. B. Nordsborg // Drug Test Anal. - 2014 Dec 28. doi: 10.1002/dta.1757. [Epub ahead of print]
9. Gore, C. Counterpoint: positive effects of intermittent hypoxia (live high, train low) on exercise performance are not mediated primarily by augmented red cell volume / C. J. Gore, W. G. Hopkins // J. Appl. Physiol. - 2005. - V. 99 (5). - P. 2055-2057.
10. Gore, C. J. Nonhematological mechanisms of improved sea-level performance after hypoxic exposure
/ C. J. Gore, S. A. Clark, P. U. Saunders // Med. Sci. Sports Exerc. - 2007. - V. 39. - No 9. - P. 1600-1609.
11. Green, H. J. Altitude acclimatization and energy metabolic adaptations in skeletal muscle during exercise / H. J. Green [at al.] // J. Appl. Physiol. - 1992. -№ 73. - P. 2701-2708.
12. Levine, B. D. Point: Positive effects of intermittent hypoxia (live high, train low) on exercise performance are mediated primarily by augmented red cell volume / B. D. Levine, J. Stray-Gundersen // J. Appl. Physiol. - 2005. - V. 99. - P. 2053-2055.
13. Lombardi, G. Stability of haematological parameters and its relevance on the athlete's biological passport model / G. Lombardi, P. Lanteri, A. Colombini, G. Lippi, G. Banfi // Sports Med. - 2011. - № 41(12). - P. 1033-1042.
14. Schommer, K. Health risk for athletes at moderate altitude and normobaric hypoxia / E. Menold, A. W. Subudhi, P. Bartsch // BrJSportsMed. - 2012. -Vol. 46, № 11. -P. 828-832.
15. Schumacher, Y. O. High altitude, prolonged exercise, and the athlete biological passport / Y. O. Schumacher, L. A. Garvican, R. Christian, L. M. Lobigs, J. Qi, R. Fan, H. Wang, C.J. Gore, F. Ma // Drug Test Anal. - 2015. - № 7(1). - P. 48-55.
16. Wilber, R. L. Application of altitude/hypoxic training by elite athletes / R. L. Wilber // Med Sci Sports Exerc. - 2007. - № 39(9). - P. 16101624.
17. Wolfel, E. E. Oxygen transport during steady state, sub-maximal exercise in chronic hypoxia / E. E. Wolfel, B. M. Groves, G. A. Brooks [at al.] // J. Appl. Physiol. - 1991. - Vol. 70. - P. 1129-1136.
References
1. Aleksanyants G.D., Minko O.V.
Pedagogiko-psikhologicheskie i mediko-biologicheskie problemy fizicheskoi kul'tury i sporta, 2014, No.4(33), pp. 82-86. http://elibrary.ru/item.asp?id=22958389.
2. Aleksanyants G.D., Didenko S.N. Pedagogiko-psikhologicheskie i mediko-biologicheskie problemy fizicheskoi kul'tury i sporta, 2014, No.4(33), pp. 42-46. http://elibrary.ru/item.asp?id=22958384.
3. Bulatova M. M. Sportivnaya meditsina, 2008, No.1, pp. 95-119.
4. Meerson F. Z. Fiziologiya adaptatsionnykh protsessov [Fiziologiya adaptatsionnyih protsessov], M. : Nauka, 1986, pp. 224-248.
5. Platonov V. N. Sistema podgotovki sportsmenov v olimpiyskom sporte. Obschaya teoriya i ee prakticheskie prilozheniya, M. : Sovetskiy sport, 2005, 820 p.
6. Radchenko A. S., Churganov O.A., Shelkov O.M. Vestnik sportivnoy nauki, 2012, No. 4, pp. 37-41.
7. Suslov, F. P., Gippenreyter E.B., Holodov Zh.K. Sportivnaya trenirovka v usloviyah srednegorya, M.: RGAFK, 1999, 202 p.
8. Bonne, T. C. Altitude training causes haematological fluctuations with relevance for the Athlete Biological Passport / T. C. Bonne, C. Lundby, A. K. Lundby, M. Sander, J. Beider, N. B. Nordsborg // Drug Test Anal. - 2014 Dec 28. doi: 10.1002/dta.1757. [Epub ahead of print]
9. Gore, C. Counterpoint: positive effects of intermittent hypoxia (live high, train low) on exercise performance are not mediated primarily by augmented red cell volume / C. J. Gore, W. G. Hopkins // J. Appl. Physiol. - 2005. - V. 99 (5). - P. 2055-2057.
10. Gore, C. J. Nonhematological mechanisms of improved sea-level performance after hypoxic exposure / C. J. Gore, S. A. Clark, P. U. Saunders // Med. Sci. Sports Exerc. - 2007. - V. 39. - No 9. - P. 1600-1609.
11. Green, H. J. Altitude acclimatization and energy metabolic adaptations in skeletal muscle during exercise / H. J. Green [at al.] // J. Appl. Physiol. - 1992. -№ 73. - P. 2701-2708.
12. Levine, B. D. Point: Positive effects of intermittent hypoxia (live high, train low) on exercise performance are mediated primarily by augmented red cell volume / B. D. Levine, J. Stray-Gundersen // J. Appl. Physiol. - 2005. - V. 99. - P. 2053-2055.
13. Lombardi, G. Stability of haematological parameters and its relevance on the athlete's biological passport model / G. Lombardi, P. Lanteri, A. Colombini, G. Lippi, G. Banfi // Sports Med. - 2011. - № 41(12). - P. 1033-1042.
14. Schommer, K. Health risk for athletes at moderate altitude and normobaric hypoxia / E. Menold, A. W. Subudhi, P. Bartsch // BrJSportsMed. - 2012. -Vol. 46, № 11. -P. 828-832.
15. Schumacher, Y. O. High altitude, prolonged exercise, and the athlete biological passport / Y. O. Schumacher, L. A. Garvican, R. Christian, L. M. Lobigs, J. Qi, R. Fan, H. Wang, C.J. Gore, F. Ma // Drug Test Anal. - 2015. - № 7(1). - P. 48-55.
16. Wilber, R. L. Application of altitude/hypoxic training by elite athletes / R. L. Wilber // Med Sci Sports Exerc. - 2007. - № 39(9). - P. 16101624.
17. Wolfel, E. E. Oxygen transport during steady state, sub-maximal exercise in chronic hypoxia / E. E. Wolfel, B. M. Groves, G. A. Brooks [at al.] // J. Appl. Physiol. - 1991. - Vol. 70. - P. 1129-1136.
Статья поступила в редакцию: 17.03.2016 г.
Рыбина Ирина Леонидовна - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Республиканский научно-практический центр спорта, 220007, Беларусь, г. Минск, ул. Воронянского, 50/1. e-mail: [email protected]
