CC BY
7Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 25 (64). 2012. № 2. С. 93-99.
УДК 612.766.1
ОСОБЕННОСТИ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ В КОЖЕ У СПОРТСМЕНОВ В УСЛОВИЯХ ВЕСТИБУЛЯРНЫХ РАЗДРАЖЕНИЙ
КровяковВ.Ф., СавинаК.Д., СышкоД.В.
Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского, Симферополь, Украина
E-mail: syshko@list. ru
Проведен сравнительный анализ функционального состояния регуляторных систем микроциркуляции в коже у спортсменок специализирующихся в беговых видах легкой атлетики до и после вестибулярных раздражений. Показано, что вестибулярное раздражение вызывает изменения процессов микроциркуляции в коже, что проявляется в изменении некоторых амплитудных характеристик частотного спектра колебаний кожного кровотока.
Ключевые слова: спортсмены, микроциркуляция в коже, ЛДФ-метрия, вестибулярное раздражение.
ВВЕДЕНИЕ
Изучение вестибулярной функции человека всегда представляло интерес для науки и практики, так как вестибулярный анализатор постоянно включен в систему адаптации к внешней среде в связи с постоянно действующей силой притяжения Земли. Гравитационные взаимодействия определяют формирование основных компонентов двигательного анализатора, в определенной степени лимитировали развитие сердечно -сосудистой, дыхательной, выделительной и других систем организма, обслуживающих двигательный аппарат человека [1-3]. Поэтому при любом движении, воспринимаемом либо пассивно, либо активно, вестибулярный анализатор вступает в активное взаимодействие со всеми системами организма, вызывая вестибулярные реакции [4]. Накоплен достаточный материал по вестибуловегетативным, вестибулосоматическим, глазодвигательным (нистагмометрическим) и другим реакциям [5]. Созданы методики, позволяющие оценить вестибулярную устойчивость по показателям сердечнососудистой системы, системы дыхания, ориентировки в пространстве, силы [2]. Однако, несмотря на большое количество исследований, особенно посвященным вестибуловегетативным реакциям, совершенно не изученным остаётся реактивность кровеносных сосудов кожи на вестибулярное раздражение. Научный интерес к этому вопросу связан, еще и с тем, что современные способы регистрации и обработки параметров кожного кровотока даёт возможность определить роль различных механизмов в регуляции тканевой гемодинамики [6]. Изменения в системе микроциркуляции крови коррелируют со сдвигами в центральной гемодинамики, что позволяет использовать показатели микроциркуляции в качестве критериев в общей оценке вестибуловегетативной устойчивости, также роли местных и общих реакциях кровообращения в условиях угрозы потери равновесия. Особенно это важно в
спортивной деятельности, где важна гемодинамическая «цена» пространственной ориентировки.
Цель работы. Изучить особенности процессов микроциркуляции в коже у спортсменов при вестибулярных раздражениях.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В исследовании принимали участие 10 высококвалифицированных спортсменов женского пола занимающихся легкой атлетикой (бег на средние и длинные дистанции). Возраст спортсменок составлял 18-23 года. Квалификация спортсменок от 1 разряда до мастера спорта международного класса. Фаза месячного цикла не учитывалась. Для регистрации показателей микроциркуляции в коже, до и после вестибулярных раздражений, использовали метод лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ), основанный на оптическом зондировании тканей монохроматическим излучением и анализе частотного спектра, отраженного от движущихся эритроцитов сигнала. ЛДФ осуществляли лазерным анализатором микрокровотока «ЛАКК-02» во втором исполнении (НПП «Лазма», Россия). В качестве вестибулярных раздражений применяли вращения в кресле Барани, по методу Воячека (10 оборотов за 20 секунд, голова под углом 30° вниз с закрытыми глазами). Исследование проводили в дневное время суток, испытуемые во время исследования находились в положении сидя. Головка оптического зонда (датчика) фиксировалась на наружной поверхности левого предплечья на 4 см выше шиловидных отростков. По мнению некоторых авторов [7, 8], указанная зона является зоной Захарьина-Геда сердца, бедна артерио-венулярными анастомозами, поэтому в большей степени отражает кровоток в нутритивном русле и в меньшей степени подвержена влияниям внешней среды, и в связи с этим применяется для исследований микроциркуляции.
Показатели тканевого кровотока оценивали до и после вестибулярных раздражений. Расчёт показателей базального кровотока проводился в два этапа. На первом этапе оценивали следующие показатели:
М (перф.ед.) - показатель микроциркуляции, характеризующий общую (капиллярную и внекапиллярную) усредненную стационарную перфузию микрососудов за время исследования;
СКО (о, перф.ед.) - среднее квадратичное отклонение амплитуды колебаний кровотока во всех частотных диапазонах от среднего М, отражающее вариабельность тканевого кровотока;
Ку (%) - коэффициент вариации, который вычисляли по формуле: Кв=СКО/М-100%.
Расчет показателей М, СКО и Ку даёт общую оценку процессам микроциркуляции крови.
На втором этапе проводился анализ функционирования механизмов микроциркуляции, который был получен при обработке ЛДФ - грамм кровотока при исследовании ритмических компонентов колебаний перфузии. Амплитудный анализ частотного спектра колебаний кожного кровотока производился на основе использования математического аппарата Фурье-преобразования и специальной
компьютерной программы цифровой фильтрации регистрируемого ЛДФ-сигнала. Анализировались следующие характеристики. Среди звеньев регуляции выделяют «пассивные» и «активные» факторы, которые в полосе частот от 0,0095 до 2 Гц формируют ряд частотных диапазонов: 0,0095-0,02 Гц - диапазон эндотелиальной активности (УЬБ), 0,02-0,2 Гц - диапазон нейрогенной (симпатической адренергической) и миогенной (гладкомышечной) активности, 0,2-0,6 Гц - диапазон респираторного или дыхательного ритма (ИБ), 0,6-1,6 Гц диапазон кардиального или пульсового ритма (СБ). Регистрируемый в ЛДФ-грамме колебательный процесс является результатом наложения колебаний, обусловленных одновременным функционированием «активных» и «пассивных» факторов [8]. Определялся вклад каждой компоненты амплитудно-частотных характеристик колебаний кожного кровотока. Статистическая обработка материала проводилась путем вычисления
среднего значения (х ), и ошибки средней арифметической $х)- Оценка достоверности различий проводилась с использованием 1>критерия Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Проведённые исследования показали, что показатель перфузии М в покое, до вестибулярных раздражений, колебался в пределах от 2,61 до 5,23 перф.ед и составил в среднем 3,53±0,61 перф.ед.(табл.1). В современной научной литературе указывается, что величина параметра перфузии М зависит от концентрации эритроцитов и скорости их движения, а также от индивидуально-типологических особенностей состояния микроциркуляции [6-8].
Таблица 1
Показатели микроциркуляции в коже у спортсменов до и после вестибулярных
раздражений
Спортсменки До вестибулярных раздражений После вестибулярных раздражений
М 8 Ку М 8 Ку
С-ко 3,24 0,54 16,77 3,71 0,48 12,86
Б-рь 2,61 0,82 31,53 1,81 0,66 36,46
Бл-рь 2,79 0,46 16,36 2,43 0,69 28,28
Д-ва 5,23 0,68 12,98 4,49 0,42 8,43
Ш-ва 3,64 0,71 19,54 3,09 0,49 15,71
Ш-ко 3,75 0,58 15,42 3,07 0,82 26,71
С-на 4,99 0,56 11,32 4,03 0,61 14,86
К-ва 2,22 0,58 26,01 2,28 0,48 20,91
К-ва 3,58 0,56 15,62 3,07 0,38 12,23
С-ко 3,27 0,64 19,14 2,56 0,58 22,72
х 3,53 0,61 18,47 3,05 0,56 20,01
^ х 0,34 0,04 2,30 0,30 0,05 3,19
Так, в исследованиях Чуян Е.Н. с соавторами, при измерении уровня перфузии у женщин, не занимающихся спортом, получены три типа микроциркуляции в коже: апериодический, монотонный с низкой перфузией и монотонный с высокой перфузией. Полученные типы определялись величиной перфузии, уровнем флакса и значением Kv (табл.2). Необходимо отметить, что приоритетными в определении типа микроциркуляции были величины флакса и особенно Kv. Отмечались достоверные различия по показателю Kv между испытуемыми-спортсменками и испытуемыми-неспортсменками с монотонными типами ЛДФ-грамм (табл. 2).
Таблица 2
Показатели микроциркуляции в коже у женщин не занимающихся спортом (по Чуян Е.Н., с соавт.) и высококвалифицированных легкоатлеток
Типы микроциркуляции (п=50) Показатели микроциркуляции
Перфузия M, перф.ед. Флакс 8, перф.ед. Коэффици ент вариации Ку , %
Апериодический тип, (п=13) женщины, не занимающиеся спортом 6,28±0,52 0,97±0,09 16,55±3,09
(п=10) высококвалифицированные легкоатлетки 3,53±0,61 pi<0,01; p2<0,01; p3<0,01 0,61±0,04 p1<0,01; p2<0,05 18,47±2,30 p2<0,01; p3<0,01
Монотонный тип с низкой перфузией (п=14) женщины, не занимающиеся спортом 6,53±0,28 0,23±0,03 3,5±0,38
Монотонный тип с высокой перфузией (п=13) женщины, не занимающиеся спортом 18,69±0,83 0,53±0,04 3,53±0,34
Примечания: p1 - достоверность отличий по отношению к женщинам не занимающихся спортом монотонного типа с высокой перфузией; p2 - достоверность отличий по отношению к женщинам не занимающихся спортом монотонного типа с низкой перфузией; p3 - достоверность отличий по отношению к женщинам не занимающихся спортом монотонного типа с высокой перфузией.
Вместе с тем, отсутствие достоверных различий у спортсменок с испытуемыми-неспортсменками, у которых регистрировался апериодический тип ЛДФ-грамм, (а соответственно, наиболее близкие численные значения по показателю ку) позволяют сделать вывод о том, что у высококвалифицированных легкоатлеток тип ЛДФ-грамм наиболее соответствует апериодическому. Это дало нам возможность отнести высококвалифицированных легкоатлеток к лицам с апериодическим типом ЛДФ-граммы, так как величина коэффициента вариации соответствовала 18,47±2,30%. Интересно отметить, что в покое величина перфузии кожного
кровотока у спортсменок была достоверно ниже, чем у женщин, не занимающихся спортом. Обнаруженное нами явление более низкой перфузии кожного кровотока у спортсменов вписывается в положения классической спортивной физиологии об экономичности многих физиологических функций в покое у спортсменов [10]. Таким образом, для кожного кровотока у женщин занимающихся бегом на средние и длинные дистанции характерна низкая перфузия и высокая вариабельность показателей кровенаполнения, что вероятно связано с участием как центральных, так и региональных, и локальных механизмов регуляции кровотока.
После вестибулярных раздражений показатель перфузии М кожного кровотока у спортсменок достоверно не изменился (табл. 1), что связано с процессами вестибуловегетативной устойчивости не смотря на «угрозу» потери равновесия. Получено, что также не изменился достоверно коэффициент вариации Ку. Это свидетельствует о стабильности различных механизмов регуляции величины перфузии в условиях вестибулярного раздражения. Представляет научный интерес роль каждого звена механизмов, принимающих участие в модуляции микрокровотока. Обработка ЛДФ - грамм кровотока при исследовании ритмических компонентов колебаний перфузии крови и анализ амплитудно-частотного спектра отраженного сигнала позволило нам определить механизмы регуляции кровотока в коже. Известно, что для женщин с апериодическим типом ЛДФ-грамм самый существенный вклад в общую мощность спектра вносит УЬБ-компонент [6], обусловленный функционированием эндотелия, а именно выбросом вазодилататора N0. На сегодняшний день существуют данные о связи экспрессии гена еК08 (ген эндотелиальной N0-синтазы) и способностью выполнять, тяжелую физическую работу [11, 12]. Это и определяет важность изучения вазодилаторного звена регуляции кровотока, как генетически детерминированного, что важно для вопросов отбора и ориентации тренировочного процесса спортсменов
Также весомым вкладом в общую мощность спектра является ЬБ-компонента, обусловленного миогенной активностью вазомоторов и нейрогенными симпато-адренергическими влияниями на миоциты артериол и артериолярных участков артериовенулярных анастомозов (рис. 1).
Вклад НБ и СБ компонентов в общую мощность спектра менее весом.
Анализ спектра основных ритмов ЛДФ-грамм апериодического типа у спортсменок показал существенный вклад УЬБ-компоненты, который составил 53,6%, что свидетельствует о значительной модуляции потока крови со стороны эндотелиального функционирования. Вклад вазомоторных колебаний в регуляции кожного кровотока у спортсменок составил 28,2%, Высокочастотные дыхательные и пульсовые колебания у спортсменок занимали значительно меньшую долю в общем спектре и составили 9,8% и 8,3% соответственно.
Анализ полученных данных о структуре осцилляций кожного кровотока после вестибулярных раздражений у спортсменок свидетельствует о том, что эндотелиальные, вазомоторные и пульсовые ритмы практически не изменялись, в то же время отмечалось увеличение вклада дыхательного компонента с 9,8% до 11,4%, что обусловлено изменением динамики венозного давления при легочной механической активности, присасывающим действием «дыхательного насоса».
100% 90% £ 80% I 70%
I 60%
е
а 50%
го
5 40%
го 30%
I 20%
¡3 10% 0%
Рис.1. Вклад в общую мощность спектра основных гемодинамических ритмов у спортсменок с апериодическим типом ЛДФ-граммы (1 - в покое, 2 - после вестибулярных раздражений)
Таким образом, выявлены особенности кожного кровотока спортсменок в покое, а также особенности реакции микроциркуляторного русла при вестибулярных раздражениях заключающиеся в снижении перфузии и модуляции спектра осцилляций кожного кровотока.
ВЫВОДЫ
1. На основе сравнительного анализа коэффициента вариации (высокие значения коэффициента вариации - 18,47%) у легкоатлеток тип ЛДФ-грамм наиболее соответствует апериодическому, что связано с преобладанием активных факторов модуляции кровотока.
2. Выявлены низкие значения уровня перфузии (3,53 перф.ед.) у высококвалифицированных спортсменок, специализирующихся в беге на средние и длинные дистанции, что свидетельствуют об экономизации физиологических процессов.
3. Обнаружены достоверные отличия параметров кожного кровотока спортсменок: при р<0,01 по отношению к женщинам не занимающихся спортом монотонного типа с низкой перфузией; при р<0,05 по отношению к женщинам не занимающихся спортом монотонного типа с высокой перфузией.
4. Выявлены особенности механизмов регуляции кожного кровотока у спортсменок, заключающиеся в значительном преобладании эндотелиальных (53,8%) и вазомоторных (28%) ритмов на фоне сниженного вклада венулярных (9,8%) и пульсовых (8,3%).
5. Определено, что после вестибулярных раздражения у спортсменок происходит модификация спектра осцилляций кровотока за счёт увеличения вклада венулярного звена (с 9,8% до 11,4%). Полученные данные свидетельствует вестибуловегетативной устойчивости спортсменок в связи с «угрозой» потери равновесия, что позволяет разработать нормативные показатели для проведения диагностики тканевого кровотока при постуральных пробах.
8,3 7,8
9,8 11,4
28,2 28,6
53,6 52,5
1 2
стр пьр Пир пер
Список литературы
1. Болобан В. Контроль устойчивости равновесия тела спортсмена методом стабилографии / Виктор Болобан, Татьяна Мистулова // Физическое воспитание студентов творческих специальностей / ХГАДИ (ХХПИ) - Харьков, 2003. - №2. - С. 24-33.
2. Bretz K. Postural control and movement coordination skill / K. Bretz, R. Kaske // Second Word Congress of Biomechanics. Amsterdam - 1994. - P. 99.
3. Кашуба В.А. К вопросу о влиянии гравитационных взаимодействий на формирование геометрии масс тела человека в онтогенезе / В.А. Кашуба // Физическое воспитание студентов творческих специальностей / ХХПИ. - Харьков, 2001. - № 1. - С. 26-30.
4. Хечинашвили С.Н. Вестибулярная функция / Хечинашвили С.Н. // Тбилисский институт усовершенствования врачей. - Тбилиси, 1953. - 331 с.
5. Бабияк В.И. Некоторые сведения о взаимодействии вестибулярного и зрительного анализаторов на уровне глазодвигательного аппарата / В.И. Бабияк // Профессиональный психофизиологический отбор военных специалистов: Сб. науч. трудов. - Л.: 1969. - С. 24-27.
6. Козлов В.И. Лазерная доплеровская флоуметрия и анализ коллективных процессов в системе микроциркуляции / В.И. Козлов, Л.В. Корси, В.Г. Соколов // Физиология человека. - 1998. - Т.24, №6. - С. 112.
7. Чуян Е.Н. Индивидуально-типологические особенности показателей микроциркуляции / Е.Н. Чуян, Н.С. Трибрат, М.Н. Ананченко // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. - 2008. - Т. 21(60), № 3. - С. 190-203.
8. Метод лазерной доплеровской флоуметрии в кардиологии / В.В. Бранько, Э.А. Богданова, Л.С. Камшилина [и др.] // Пособие для врачей, М. - 1999 - 48 с.
9. Kvandal P. Regulation of human cutaneous circulation evaluated by laser Doppler flowmetry , iontophoresis, and spectral analysis: importance of nitric oxide and prostangladines / Р. Kvandal, А. Stefanovska, М. Veber // Microvasc Res - 2003 - Vol. 65 - Р. 160-171.
10. Wilmore J.H. Physiology of sport and exercise / J.H. Wilmore, D.L. Costill / Champaign, Illinois: Human Kinetics, 2004. - 726 p.
11. Астратенкова И.В. Полиморфизм гена эндотелиальной no-синтазы и физическая активность. / И.В. Астратенкова // Генетические, психофизические и педагогические технологии подготовки спортсменов: c6. научных трудов СПб., 2006. - С. 62-83.
12. Tsukada T. Evidence of association of the eNOS gene polymorphism with plasma NO metabolite levels in humans. / T. Tsukada, K. Yokoyama, T. Arai [et al.] // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 1998. -Vol.245, No 1. - P. 190-193.
Кровяков В.Ф. Особливост мжроциркулящ1 в iiiKipi у спортсмешв в умовах вестибулярных роздратувань / В.Ф. Кровяков, К.Д. Савша, Д.В. Сишко // Вчеш записки Тавршського нацюнального ушверситету iм. В.1. Вернадського. Серiя „Бюлопя, хiмiя". - 2012. - Т. 25 (64), № 1. - С. 93-99. Проведено порiвняльний аналiз функцшного стану регуляторних систем мкроциркуляцп в шкiрi у спортсменок що спецiалiзуються в бтових видах легко! атлетики до i тсля вестибулярних роздратувань. Показане, що вестибулярне роздратування викликае змши процеав тканинного кровооб^у в шюр^ що виявляеться в змш деяких ампл^удних характеристик частотного спектру коливань шюрного кровооб^у. Ключовi слова: спортсмени, мжроциркулящя в шюрЦ ЛДФ-метрiя, вестибулярне роздратування.
Krovykov V.F. Features of microcirculation in skin at sportsmen in the conditions of vestibular irritations / V.F. Krovykov, K.D. Savina, D.V. Syshko // Scientific Notes of Taurida V.I. Vernadsky National University. - Series: Biology, chemistry. - 2012. - Vol. 25 (64), No 2. - Р. 93-99. The comparative analysis of the functional being of the regulator systems of microcirculation is conducted in a skin at the sportswomen of track-and-field (run on 800-5000m) before and after vestibular irritations. It is shown, that vestibular stimulation is causes of changes microcirculation processes in the skin, resulting in a change of some characteristics of the amplitude of oscillations by frequency spectrum of skin blood flow. Keywords: sportsmen, microcirculation in a skin, method LDF, vestibular irritation.
Поступила в редакцию 19.04.2012 г.
