Особенности реагирования системы кровообращения спортсменов на физическую нагрузку в зависимости от содержания биоэлементов в организме Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

э

2012

11

Особенности реагирования системы кровообращения спортсменов на физическую нагрузку в зависимости от содержания биоэлементов в организме

Решетняк О.А.

Таврический национальный университет имени В.И. Вернадского

Аннотации:

Цель работы - изучить особенностей реагирования сердечно-сосудистой системы спортсменов на физическую нагрузку в зависимости от уровня содержания кадмия, кальция и калия в организме. В эксперименте принимали участие 40 спортсменов и 40 студентов не занимающихся спортом. Применялась тетраполярная грудная компьютерная реография в состоянии физиологического покоя, после 12 минут физической нагрузки на велоэргометре и 5 минут восстановления. Выявлена физиологическая роль токсичного и эссенциальных элементов для функционального состояния сердечнососудистой системы спортсменов и студентов. Выявлено, что в восстановительном периоде имеется выраженная физиологическая значимость калия для показателей сердечно-сосудистой системы студентов. Установлено, что кадмий, калий и кальций имеют определенное влияние на функциональную деятельность сердца и несколько менее существенное - на состояния сосудистой системы.

Ключевые слова:

сердечно-сосудистая система,

спортсмены, кадмий, калий, кальций.

Решетняк О.А. Особливості реагування системи кровообігу спортсменів на фізичне навантаження залежно від вмісту біоелементів в організмі. Мета роботи - вивчити особливості реагування серцево-судинної системи спортсменів на фізичне навантаження залежно від рівня вмісту кадмію, кальцію і калія в організмі. У експерименті брали участь 40 спортсменів і 40 студентів, що не займаються спортом. Застосовувалася тетрапо-лярна грудна комп'ютерна реографія в стані фізіологічного спокою, після 12 хвилин фізичного навантаження на велоергометрі і 5 хвилин відновлення. Виявлена фізіологічна роль токсичного і ессенциальних елементів для функціонального стану серцево-судинної системи спортсменів і студентів. Виявлено, що у відновному періоді є виражена фізіологічна значущість калію для показників серцево-судинної системи студентів. Встановлено, що кадмій, калій і кальцій мають певний вплив на функціональну діяльність серця і декілька менш істотне - на ста-нюи судинної системи.

серцево-судинна система, спортсмени, кадмій, калій, кальцій.

Reshetniak O.A. Features of reacting of the cardiovascular system of sportsmen to the physical loading depends on the level of maintenance of bioelements in an organism. Purpose of work - to study features of reacting of the cardiovascular system of sportsmen on the physical loading depending on the level of maintenance of cadmium, calcium and potassium in an organism. In an experiment took part 40 sportsmen and 40 students who are not go in for sport. Tetrapolar was used pectoral computer rheography in a state of physiological rest, after 12 minutes of the physical loading on a veloergometer and 5 minutes of renewal. A physiological role is exposed toxic and essential elements for the functional state of the cardiovascular system of sportsmen and students. It is exposed, that in the period of rehabilitation there is the expressed physiological meaningfulness of potassium for the indexes of the cardiovascular system of students. It is set that a cadmium, potassium and calcium, have a certain influence on the functional operation of heart and a few less substantial - on the states of the vascular system.

cardiovascular system, sportsmen, cadmium, potassium, calcium.

Введение.

В результате спортивной деятельности значительно увеличивается потребность организма спортсменов в макро- и микроэлементах, недостаточность которых может привести к функциональным изменениям систем, в том числе и сердечно-сосудистой, а также нарушению адаптационных возможностей, в основе которых лежат нарушения их баланса [2, 4, 7-10].

В настоящее время в литературе имеется крайне ограниченное количество работ о взаимосвязях содержания микроэлементов и показателей сердечнососудистой системы спортсменов, которые не дают достаточно полного представления о том, как реализуется в организме взаимодействие микроэлементов между собой, как это взаимодействие отражается на функции системы кровообращения и сказывается на тренировочной и соревновательной деятельности [4].

Исследования проводились в соответствии с планами научно-исследовательской работы Таврического национального университета имени. В.И. Вернадского «Медико-биологическое обоснование системы физического воспитания. Разработка и совершенствование методов врачебно-педагогических наблюдений в учебно-тренировочном процессе» (№ гос. регистрации 0101U005752), а также Крымского государственного медицинского университета имени. С.И. Георгиевского по программе «Физиологические подходы к

© Решетняк О.А., 2012 doi: 10.6084/m9.figshare.97368

оценке экологического риска для здоровья» (№ гос. регистрации 0102Ш06172).

Цель, задачи работы, материалы и методы.

Цель работы - изучить особенностей реагирования сердечно-сосудистой системы спортсменов на физическую нагрузку в зависимости от уровня содержания кадмия (Cd++), кальция (Са++) и калия (К+ ) в организме.

Методы и организация исследования. В исследовании приняли участие 80 студентов в возрасте от 17 до 22 лет, из которых: 40 спортсменов-футболистов факультета физической культуры Таврического национального университета имени. В.И. Вернадского и 40 студентов Крымского государственного медицинского университета имени. С.И. Георгиевского.

У обследуемых определяли содержание кадмия, кальция и калия в волосах рентгено-флюоресцентным методом в лаборатории научно-исследовательского центра «ВИРИА» г. Киева и физиологические показатели, характеризующие состояние сердечнососудистой системы посредством тетраполярной грудной компьютерной реографии в состоянии физиологического покоя, после 12 мин. физической нагрузки на велоэргометре и 5 мин. восстановления.

Статистическую обработку данных проводили посредством непараметрического корреляционного анализа по Спирмену и статистического сравнения по методу Манна-Уитни.

І ПЕДАГОГІКА І

ПСИХОЛОГІЯ

та медико-біологічні проблеми фізичного виховання і спорту

Результаты исследований.

Прежде всего, следует отметить, что средние значения содержания определяемых в данной работе химических элементов в организме исследуемых спортсменов находилось в пределах условной, принятой на сегодняшний день, нормы [3, 6], в то время как у студентов, не занимающихся спортом, отмечался дефицит эссенциальных элементов (таб. 1).

Полученные нами данные согласуются с данными о различиях в составе волос профессиональных спортсменов, в целом, в сторону повышения концентрации основных (биофильных) химических элементов (Са, Мg, №, Р, К) по сравнению с показателями здоровых мужчин, не занимающихся спортом [5].

В нашем случае более высокое содержание Са++ в волосах у спортсменов, по сравнению со студентами, не занимающимися спортом, скорее всего отражает усиленный кругооборот и выведение этого элемента при систематических физических нагрузках (кумулятивный эффект физических нагрузок), что, с другой стороны, может говорить о «скрытом» риске его дефицита. В пользу этого свидетельствует и более высокое содержание Сd++ в организме спортсменов по сравнению со студентами, не занимающимися спортом, усвоение которого Са++ ухудшает.

Значения исследуемых показателей сердечнососудистой системы у студентов, не занимающихся спортом, в большей или меньшей степени соответствовали нормативным значениям [1] (табл. 2.), за исключением некоторых показателей деятельности сердца (УО, СИ и УИ), которые оказались существенно ниже нормы, а ОПСС превышало нормативные значения, в то время как у спортсменов показатели деятельности сердца (УО, МО, УИ) были выше физиологической нормы, а ОПСС и МуАД наоборот, ниже.

Выявленные различия показателей сердечнососудистой системы могут быть следствием адаптации организма к высоким физическим нагрузкам, которые в течение долгого времени не вызывают нарушений миокардиально-гемодинамического гомеостаза, а лишь ведут к некоторому смещению значений физиологических показателей, обусловленному долговременными структурными механизмами адаптации к систематическим нагрузкам [2] что, очевидно, имело место и в данном случае.

На фоне этих изменений особое внимание привлекает анализ элементного статуса студентов, поскольку микроэлементное обеспечение деятельности сердца и сосудистой системы существенным образом может сказаться на ее состоянии.

Корреляционный анализ данных регистрации показателей сердечно-сосудистой системы в состоянии физиологического покоя с содержанием химических элементов в волосах исследуемых студентов позволили установить ряд статистически значимых связей.

Так, для кадмия выявлена достоверная обратная корреляционная связь с показателями УИ спортсменов, то есть, чем выше было содержание кадмия, тем меньшее количество крови выбрасывалось сердцем за одну систолу (табл. 3.). У студентов, не занимающих-

ся спортом, кадмий оказывал противоположное по характеру влияние на показатели сердечной деятельности УИ и СИ, т.е. увеличение кадмия в организме, сопровождается ростом значений УИ и СИ.

Для эссенциальных элементов выявлена прямая корреляционная связь только с содержанием кальция в организме спортсменов и показателями МО, указывающая на более высокую производительность сердца при более высоких концентрациях этого элемента в организме (табл. 3.). У студентов, не занимающихся спортом, он главным образом влиял на состояние сосудистой системы и гемодинамику, а не на работу сердца, как у спортсменов. Так, определены приближающиеся к достоверным отрицательные корреляционные связи ДАД и МуАД с содержанием кальция в волосах, т.е. чем выше содержание кальция, тем ниже МуАД, по всей видимости, за счет снижения ДАД и тонуса магистральных сосудов.

Для калия установлены высоко достоверные положительные корреляционные связи с показателями деятельности сердца (УО, МО, СИ и УИ), а также обратная корреляционная связь с ОПСС (табл. 3.). То есть, чем выше было содержание калия, тем выше были значения показателей сердечной деятельности и ниже ОПСС.

Предъявление физической нагрузки позволило установить ряд корреляционных связей с содержанием химических элементов в организме исследуемых студентов.

Так, после нагрузки для спортсменов выявили статистически достоверную отрицательную корреляционную связь УИ с содержанием кадмия в волосах (табл. 4), т.е. чем выше было содержание кадмия в волосах, тем меньше количество крови выбрасывалось сердцем за одну систолу, тогда как для студентов, не занимающихся спортом, такая зависимость была установлена на уровне тенденций для УИ и МО и являлась противоположной по характеру. Следовательно, при более высоком содержании металла в волосах студентов, не занимающихся спортом, увеличивалось количество крови, выбрасываемое сердцем за одну минуту (МО) и за одно сокращение (УИ).

У студентов, не занимающихся спортом, физическая нагрузка позволила выявить зависимость для ряда показателей сердечно-сосудистой системы лишь с содержанием калия в волосах (табл. 4.).

Так, установлены статистически значимые положительные корреляционные связи как с показателями, характеризующими работу сердца (УО, МО, УИ, СИ), так и с показателем гемодинамики (ДАД). Чем выше было содержание калия в волосах, тем выше были значения показателей, как сердечной деятельности, так и сосудистой системы.

Значимой зависимости от уровня содержания эссенциальных элементов для спортсменов не выявлено.

Корреляционный анализ реографических показателей сердечно-сосудистой системы в период восстановления в связи с содержанием кадмия, калия и кальция позволил констатировать следующее.

а2012 11

Таблица 1.

Концентрация (мкг/г) химических элементов в волосах исследуемых студентов

Химический элемент Мин-я Мак-я Х+Sх Условная норма

Cd (кадмий) спортсмены 0,00 0,28 0,08+0,01 0-1

не спортсмены 0,00 0,17 0,05+0,01**

Са (кальций) спортсмены 183,67 929,69 353,31+28,40*** 300-700

не портсмены 145,62 718,19 179,50+25,38

К (калий) спортсмены 0,00 185,34 84,90+10,26 70-170

не портсмены 0,00 301,21 40,49+8,87***

Примечание. Различия между группами достоверны ** - при р<0,01; *** - при р<0,001.

Таблица 2.

Показатели сердечно-сосудистой системы исследуемых студентов в состоянии физиологического покоя

Показатели Среднее + стандартное отклонение Норма

спортсмены не портсмены

ЧСС (уд/мин) 60-83 60,61+1,39** 67,80+1,55

САД (мм рт.ст.) 110-130 116,83+1,68 119,35+1,56

ДАД (мм рт.ст.) 60-80 85,96+3,54 74,57+1,88

МуАД (мм рт.ст.) 90 85,96+2,54 89,53+2,00

УО (мл) 70-90 91,84+2,50** 46,55+1,90

МО (л/мин) 3-5 6,15+0,26** 3,11+0,13

ОПСС (дин /с/см-5) 1270-1490 1168,06+39,25** 1524,30+71,85

СИ (л/мин/м2) 3-5,6 3,55+0,12** 1,62+0,06

УИ (мл/м2) 42-47 51,57+1,74** 24,48+0,94

Примечание. Различия между группами достоверны * - при р<0,05; ** - при р<0,01.

Таблица 3.

Взаимосвязь физиологических показателей системы гемодинамики с содержанием химических элементов у

студентов в состоянии физиологического покоя

Химический элемент Показаиели сердечнососудистой системы Спортсмены (п=40) Не спортсмены (п=40)

г р г р

Cd++ (кадмий) УИ (мл/м2) -0,55 0,02 0,31 0,07

СИ (л/мин/м2) 0,33 0,06

Са++ (кальций) МО (л/мин) 0,45 0,02

СИ (л/мин/м2) 0,40 0,06

ДАД (мм рт.ст.) -0,33 0,06

МуАД (мм рт.ст.) -0,34 0,06

К+(калий) УО (мл) 0,54 0,01

МО (л/мин) 0,51 0,01

ОПСС (дин с/см-5) -0,52 0,01

СИ (л/мин/м2) 0,57 0,02

УИ (мл/м2) 0,61 0,01

Таблица 4.

Взаимосвязь физиологических показателей системы гемодинамики с содержанием химических элементов у

студентов после физической нагрузки

Химический элемент Показаиели сердечнососудистой системы Спортсмены (п=40) Не спортсмены (п=40)

г р г р

Cd++ (кадмий) МО (л/мин) 0,33 0,07

УИ (мл/м2) -0,56 0,01 0,34 0,06

К+(калий) ДАД (мм рт.ст.) 0,39 0,02

УО (мл) 0,39 0,04

МО (л/мин) 0,44 0,01

СИ (л/мин/м2) 0,37 0,04

УИ (мл/м2) 0,45 0,02

І ПЕДАГОГІКА І

ПСИХОЛОГІЯ

та медико-біологічні проблеми фізичного виховання і спорту

Таблица 5.

Коэффициенты корреляций уровня содержания химических элементов в волосах исследуемых студентов и данных системы гемодинамики в период восстановления

Химический элемент Показатели Спортсмены (п=40) Не спортсмены (п=40)

г Р г Р

ДАД (мм рт.ст.) 0,40 0,02

МуАД (мм рт.ст.) 0,38 0,03

УО (мл) 0,41 0,02

МО (л/мин) 0,40 0,02

К+ (калий) ОПСС (дин/с/см-5) 0,41 0,06 0,33 0,65

СИ (л/мин/м2) 0,41 0,02

УИ (мл/м2) 0,42 0,01

Прежде всего, следует отметить, что содержание кадмия в организме не отразилось на реографических показателях, как спортсменов, так и студентов, не занимающихся спортом.

Обращает внимание весьма высокая значимость калия для сердечно-сосудистой системы студентов, не занимающихся спортом, причем как для показателей деятельности сердца (УО, МО, СИ, УИ), так и состояния сосудов (ДАД, МуАД). В то же время у спортсменов зависимость на уровне тенденции от уровня содержания калия в организме установлена только для одного показателя сосудистой системы (ОПСС) (табл. 5.).

Следовательно, можно считать, что в восстановительном периоде установлена выраженная физиологическая значимость калия для показателей сердечнососудистой системы студентов, не занимающихся систематически физическими упражнениями, при сохранении, в целом, обнаруженных ранее закономерностей, как при физической нагрузке, так и в состоянии физиологического покоя, тогда как для спортсменов такой зависимости не установлено.

Общее число корреляционных связей свидетельствует о большей чувствительности сердечнососудистой системы организма студентов, не занимающихся спортом, к дисбалансу эссенциальных элементов, прежде всего - К+, вероятно в связи с его низким содержанием в организме, затем Cd++ и Са++.

У спортсменов, для которых был характерен нормальный баланс исследованных элементов, наиболее существенным влиянием обладал Cd++, а затем эссен-циальные Са++ и К+.

Таким образом, можно заключить, что кадмий, калий и кальций при их «фоновом» содержании в организме исследуемых студентов, имеют определенное, достаточно выраженное влияние на функциональную

деятельность сердца, и несколько менее существенное - на состояния сосудистой системы. Причем в зависимости от степени физической активности имеют место особенности элементного баланса и влияния элементов на сердечно-сосудистую систему: более благоприятный баланс у спортсменов с преимущественным влиянием кадмия и дефицит эссенциальных элементов в «гиподинамичном» организме с преимущественной чувствительностью сердечно-сосудистой системы к уровню калию.

Выводы.

1. Обнаружено, что среднее содержание химических элементов в организме спортсменов находилось в пределах условной физиологической нормы, в то время как у студентов, не занимающихся спортом, отмечался дефицит кальция и, в особенности, калия в организме.

2. Установлено, что кадмий оказывал определенное влияние на показатели сердечной деятельности (ударный индекс; г=-0,55; р<0,02) спортсменов, в состоянии физиологического покоя и при физической нагрузке. У студентов, не занимающихся спортом, значимость кадмия определена только на уровне тенденции с показателями работы сердца.

3. Функциональная значимость эссенциальных элементов для студентов-спортсменов, проявлялась только в состоянии физиологического покоя и, в меньшей степени, в восстановительном периоде, тогда как у студентов, не занимающихся спортом, такая зависимость наблюдалась на всех этапах исследования.

Дальнейшие исследования предполагается провести в направлении изучения других проблем реагирования системы кровообращения спортсменов на физическую нагрузку.

Литература:

1. Ванюшин Ю.С. Показатели кардиореспираторной системы у спортсменов разного возраста / Ю.С. Ванюшин // Физиология человека. - 1998. - Т 24, № 3. - С. 105-108.

2. Продиус П.А. Адаптация к физической нагрузке повышает устойчивость к повреждающему действию адреналина и кальция / П.А. Продиус, Т.Г. Сазонтова, Н.Е. Голанцова // Докл. РАН. - 1997. - № 5. - С. 711-714.

3. Ревич Б.А. Химические элементы в волосах человека как индикатор воздействия загрязненного производства и окружающей среды / Б.А. Ревич // Гигиена и санитария. - 1990. - № 3. - С. 28-30.

4. Скальный А.В. Макро- и микроэлементы в физической культуре и спорте / А.В. Скальный, З.Г Орджоникидзе, О.А. Громова. -М., 2000. - 71 с.

5. Скальный А.В., Орджоникидзе З.Г, Катулин А.Н. Питание в спорте: макро- и микроэлементы. - М.: Городец, 2005. - 144 с.

6. Grandgjean P. Mercury Risks: Controversy or Just Uncertainty? / P Grandgjean, J.A. Frentsos, J.T. Baer // Public Health Reports. -1999. - Vol. 114. - P. 512-517.

7. Barry J. Maron, Antonio Pelliccia. The Heart of Trained Athletes: Cardiac Remodeling and the Risks of Sports, Including Sudden Death. Contemporary Reviews in Cardiovascular Medicine. 2006, vol.10, pp. 1634-1644.

8. Lippi G., Banfi G. Blood transfusions in athletes. Old dogmas, new tricks. Clinical Chemistry and Laboratory Medicine. 2006, vol.44, pp. 1395-1402.

9. Ogurtsova M.B.; Dyomin A. N., Melnik T. V. Comparative typological characteristics of central circulation of blood and physical capacity for sportsmen-swimmers and athletes-runners. Fiziceskoe vospitanie studentov [Physical Education of Students], 2009, vol.1, pp. 39-41.

10. Voss S.C., Thevis M., Schinkothe T., Schaenzer W. Detection of homologous blood transfusion. International Journal of Sports Medicine. 2007, vol.28, pp. 633-637.

Информация об авторе: Решетняк Ольга Анатольевна

olga_sport_tnu@mail.ru Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского ул. Студенческая 13, г. Симферополь, 97000, Украина

Поступила в редакцию 01.10.2012г.

a2012

u

References:

1. Vaniushin Iu.S. Fiziologiia cheloveka [Physiology of man], 1998, T.24, vol.3, pp. 105-108.

2. Prodius P.A., Sazontova T.G., Golancova N.E. Doklady RAN [Lectures of Russian Academy of Sciences], 1997, vol.5, pp. 711-714.

3. Revich B.A. Gigiena i sanitariia [Hygiene and sanitation], 1990, vol.3, pp. 28-30.

4. Skal’nyj A.V., Ordzhonikidze Z.G., Gromova O.A. Makro- i mikroelementy v fizicheskoj kul ’ture i sporte [Macro — and oligoelementss in a physical culture and sport ], Moscow, 2000, 71 p.

5. Skal’nyj A.V., Ordzhonikidze Z.G., Katulin A.N. Pitanie v sporte [A feed in sport], Moscow, Gorodets, 2005, 144 p.

6. Grandgjean P., Frentsos J.A., Baer J.T. Mercury Risks: Controversy or Just Uncertainty? Public Health Reports. 1999, vol.114, pp. 512— 517.

7. Barry J. Maron, Antonio Pelliccia. The Heart of Trained Athletes: Cardiac Remodeling and the Risks of Sports, Including Sudden Death. Contemporary Reviews in Cardiovascular Medicine. 2006, vol.10, pp. 1634-1644.

8. Lippi G., Banfi G. Blood transfusions in athletes. Old dogmas, new tricks. Clinical Chemistry and Laboratory Medicine. 2006, vol.44, pp. 1395—1402.

9. Ogurtsova M.B.; Dyomin A. N., Melnik T. V. Fiziceskoe vospitanie studentov [Physical Education of Students], 2009, vol.1, pp. 39-41.

10. Voss S.C., Thevis M., Schinkothe T., Schaenzer W. Detection of homologous blood transfusion. International Journal of Sports Medicine. 2007, vol.28, pp. 633—637.

Information about the author: Reshetniak O.A.

olga_sport_tnu@mail.ru Tavricheskiy National University Student str. 13, Simferopol’, 97000, Ukraine Came to edition 01.10.2012.