CC BY
100
ОСОБЕННОСТИ СООТВЕТСТВИЯ ТЕЛОСЛОЖЕНИЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕТАБОЛИЗМА СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ У ДЕВОЧЕК ДОПУБЕРТАТНОГО ПЕРИОДА
Р.В. Тамбовцева1
ФГНУ Институт возрастной физиологии РАО, Москва
В возрастном интервале от 7 до 11 лету девочек обнаруживается хорошее соответствие между типом телосложения и организацией энергетического метаболизма скелетных мышц. У испытуемых с высокими показателями эктомор-фии характерно доминирование энергетики аэробного типа с высокими значениями уровня аэробной емкости. Девочки дигестивного, торакально-дигестивного и частично мышечного типов, с низкими баллами эктоморфии и высокими значениями эндоморфии характеризуются преобладанием анаэробного типа энергообеспечения. По сравнению с мальчиками, девочки в возрастном интервале от 7 до 11 лет отличаются большей устойчивостью первоначально установленного типа телосложения и значительно более выраженной зависимостью организации энергетики скелетных мышц от соматотипа.
Ключевые слова: соматотип, энергетический метаболизм, типология, аэробный, анаэробный, типологическая устойчивость, лептосомы, эурисомы.
Consistency between body constitution and power metabolism of sceletal muscles in girls of prepuberty. Between 7 to 11 years old girls demonstrate good consistency between body type and power metabolism of skeletal muscles. Subjects with a high ecto-morphy rate are characterized by aerobic type of power supply with high level of aerobic capacity. Girls of digestive, thoracic-digestive and partially muscular types, with low indices of ectomorphy and high indices of endomorphy are characterized by prevalence of anaerobic type of power supply. In comparison with boys, girls aged from 7 to 11 years old show higher stability of originally established type of constitution and considerably more noticeable dependence of skeletal muscles power from body type.
Keywords: somatotype, power metabolism, typology, aerobic, anaerobic, typological stability, leptosome.
Некоторые ученые считают, что у девочек из-за меньшей мышечной массы, влияние скелетной мускулатуры на характер онтогенетического процесса должно быть, по сравнению с мальчиками, в какой-то мере сглажено [1]. Однако в последнее время появились работы, которые показывают тесную связь между различными морфометрическими показателями и, в особенности мышечной массы, с разными физиологическими параметрами [3; 4; 5; 6; 7; 10; 11]. Имеются данные, что такой показатель энергетического метаболизма, как основной обмен или обмен покоя, может быть связан с особенностями телосложения девочек уже в 7-8-летнем возрасте [2]. Позднее были разработаны методики, позволяющие оценить состояние энергетики скелетных мышц у детей школьного возраста [3; 4]. Поскольку в настоящее время подобные исследования на девочках недостаточны, то
Контакты:1 Р.В.Тамбовцева - E-mail: <[email protected]>
считаем целесообразно изучить онтогенетические изменения метаболизма в связи с соматическими показателями на девочках допубертатного периода в лонгитуде.
ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В данном лонгитудинальном эксперименте принимали участие здоровые девочки в возрасте от 7 до 11 лет в количестве 507 человек. Исследование было проведено согласно принципам биомедицинской этики. В ходе работы использовали антропометрические, антропоскопические, эргометрические, и статистические методы исследования.
Антропометрические методы. В возрастном интервале от 7 до 11 лет проводились ежегодные антропометрические и антропоскопические исследования, позволяющие рассчитывать весо-ростовой индекс, индекс цефализиции, площадь поверхности тела, мышечную, костную и жировую массу. Проводилась экспертная оценка соматотипа по Штефко-Островскому [9].
Эргометрические методы. Для оценки энергетических параметров использовалась разработанная нами эргометрическая методика, основанная на оценке длительности предельной работы на велоэргометре при двух нагрузках - 3 и 5 Вт/кг
[3]. Оценка особенностей энергетики скелетных мышц проводилась на основе определения вида кривой зависимости «длительность предельной работы» (1пред) от мощности нагрузки (W). Показатели мощности аэробного, анаэробного и смешанного источников оценивали, рассчитывая максимальную мощность при работе длительностью 900 и 40 секунд (W900 и W40). W40 - это верхняя граница зоны субмаксимальной мощности, W900 - зона аэробных механизмов энергообеспечения
[4].
Статистические методы. Статистическая обработка результатов исследования проводилась с помощью компьютерной программы EXCEL.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
За несколько лет «продольных» наблюдений за одной и той же группой детей можно видеть, что с возрастом изменяются не только количественные характеристики (рост, масса тела и другие антропометрические показатели). Годовой интервал между соматоскопическими позволяет наблюдать динамику изменений типа телосложений. В то же время, сопоставление результатов показывает, что способность в процессе развития удерживать установившийся ранее тип телосложения, обозначенная нами как соматотипическая устойчивость, у девочек и мальчиков заметно различается. Действительно, если судить о степени соматической устойчивости по числу изменений соматотипа у детей в данном возрастном интервале (отношение общего количества обследований к числу обнаруженных соматических перестроек), то окажется, что у девочек этот показатель выше, чем у мальчиков (табл. 1).
У девочек устойчивость соматотипа в возрастном интервале от 8 до 9 снижается, а затем, с 9 до 11 лет заметно (более чем в 3 раза) возрастает. Снижение соматической устойчивости в интервале 8-9 лет показывает, что на этот возраст приходится основная часть изменений телосложения. Интересно, что у мальчиков аналогичная волна соматотипической неустойчивости с минимальными значения-
ми величины соматической устойчивости приходится на 9-10 лет, то есть проявляется на год позже, чему девочек.
У мальчиков в это время отмечается заметное снижение темпов роста, особенно, мышечной ткани. То же самое, только на год раньше (в 8-9 лет), наблюдается и у девочек. Однако у них замедление роста мышц выражено слабее. Но при этом у большинства девочек выявляется небольшое увеличение массы жировой ткани. В связи с этим мы использовали в качестве маркера отношение величины мышечной массы к жировой (М/Ж). Наиболее значительно снижение величины М/Ж отмечается у девочек астено-торакального (АТ) и торакального (Т) типов телосложения.
Приведенные в таблице 1 данные показывают, что фаза «неустойчивости», приходящаяся у девочек на 9-летний возраст, может быть определена еще и по величине показателя М/Ж. Возрастная динамика этого показателя лучше всего проявляется при разделении испытуемых на лептосомные и эурисомные группы. Кроме того, и величина самого показателя М/Ж оказалась зависящей от типа телосложения. У дигестивного и мышечного типов значения этого показателя минимальны (1,15+0,09), а у астеноидного - максимальны (3,17+0,13). У девочек торакального и астено-торакального сложения эта величина занимает промежуточное положение (2,16+0,26).
Таблица 1
Возрастные изменения показателя соматической устойчивости (СУ) у девочек и мальчиков в возрасте 7-11 лет
ПОЛ Возрастные интервалы, лет
7-8 8-9 9-10 10-11
Девочки 8,0 3,2 7,0 12,0
Мальчики 3,2 2,3 1,8 2,9
Наши исследования показали, проявляющиеся у девочек уже с 7-летнего (возможно и более раннего) возраста типологические особенности строения тела, оказываются тесно связанными с такими базисным показателем организации функциональных систем организма, как особенности энергетического обеспечения скелетной мускулатуры. Оказалось, что такая взаимосвязь у девочек выражена даже лучше, чем у мальчиков этого возраста. Сказанное может быть проиллюстрировано материалами таблицы 2.
При сопоставлении испытуемых с торакальным, астено-торакальным и асте-ноидным телосложением по сравнению с девочками дигестивно-мышечного (Д) и мышечного (М) типов мы видим значительные расхождения почти всех параметров мышечной энергетики. У девочек с признаками лептосомии заметно выше значения показателя степени «а» и уже совершенно несопоставимы различия величины емкости аэробного источника энергии. Преобладание активности аэробной энергетики у лептосомов хорошо известно, но столь значительное различие этих показателей при сравнении с испытуемыми с выраженной эурисомией (Д и МД типы) оказалась неожиданным.
Возрастные изменения основных параметров энергетики скелетных мышц у девочек
Параметры Возраст, лет
7 8 9 10 11
Показатель степени «а»
Вся выборка (п=507) 3,31+0,42 3,10+0,33 4,12+0,30* 3,35+0,39 3,82+0,18
Т+АТ (п=200) 4,13+0,22 3,91+0,62 4,31+0,22 3,62+0,85 4,56+0,81
М+Д (п=180) 2,16+0,55 1,93+0,15 2,86+0,15* 2,53+0,72 2,76+0,02
A(п=100) 3,55+0,12* 4,00+0,32 4,35+0,11 3,12+0,36 3,95+0,04
Аэробная емкость кДж/кг
Вся выборка 16,2+0,64 11,7+0,82 77,6+1,15** 20,5+0,99 50,2+2,38**
Т+АТ 58,2+1,84 52,4+2,57 121+2,16** 40,7+8,82 113+3,92**
М+Д 2,9+0,25 1,0+0,5 9,3+0,10** 4,5+0,16 8,7+0,42**
А 2,71+0,23 3,17+0,45 12,3+0,65** 1,94+0,16 9,32+0,55**
Анаэробная мощность W40, Вт/кг
Вся выборка 4,61+0,04 4,87+0,32 4,72+0,08 4,72+0,29 4,88+0,22
Т+АТ 4,56+0,42 4,67+0,37 4,81+0,1 4,87+0,15 4,82+0,29
М+Д 5,03+0,42 5,36+0,16 4,76+0,18 4,86+0,52 5,53+0,22
А 4,61+0,24 4,59+0,12 4,68+0,27 4,22+0,35 4,31+0,34
Аэробная мощность W900, Вт/кг
Вся выборка 1,69+0,32 1,60+0,38 2,22+0,18* 1,81+0,29 2,12+0,28*
Т+АТ 2,12+0,21 2,18+0,19 2,34+0,35 2,05+0,48 2,31+0,42
М+Д 1,16+0,42 1,16+0,55 1,63+0,05* 1,30+0,35 1,93+0,15
А 1,92+0,34 2,29+0,23 2,41+0,05 1,93+0,57 2,42+0,14*
Примечание: Показатели приведены в средних значениях на всю выборку и при
расчете на группы с типологическими особенностями
• Достоверно по сравнению с предыдущей возрастной группой ^<0,05),
• ** (P<0,001).
У девочек дигестивного и мышечно-дигестивного типов с низкими значениями показателей эктоморфии и, напротив, с высокими баллами эндоморфии организация энергетики оказалась совершенно иной. О характерном для них превалировании анаэробной энергетики свидетельствуют низкие значения показателя степени «а» в сочетании с совершенно незначительными величинами емкости аэробного источника. Такие различия совершенно отчетливо проявляются уже в 7-летнем возрасте. Так, если у девочек лептосомных типов телосложения в этом возрасте величина аэробной емкости составляла в среднем 58,2 кДж/кг («а» = 4,13), то у испытуемых эурисомных типов - только 2,9 кДж/кг («а»=2,16). Столь значительная разница показывает, что в изучаемом возрастном интервале для организации энергетического метаболизма у девочек используются две различные стратегии. Одна из них используется для относительно «легких» лептосомов с низким содержанием жировой ткани. Естественные виды физических нагрузок (ходьба, бег) у них чаще всего не требует значительных энергетических затрат и могут быть обеспечены относительно маломощным аэробным источником энергии. Развитие
аэробики дает возможность поддержания высокой энергетической емкости, определяющей общую выносливость организма. Для относительно «тяжелого» эури-сомного типа уже в младшем школьном возрасте характерен большой относительный вклад жировой и костной массы тела и поэтому даже при обычной двигательной активности аэробного источника энергии явно недостает и приходится дополнительно использовать анаэробно-гликолитические механизмы. В этих случаях работа даже умеренной мощности связана с накоплением лактата, что в значительной степени ограничивает возможности длительного функционирования в стационарных режимах. В то же время у этих девочек отмечается явное увеличение силовых возможностей (анаэробная мощность, как правило, достигает больших значений).
Таким образом, в ряде случаев для понимания конституционально-типологической принадлежности и соответствующего определения траектории дальнейшего развития оценка характера организации энергетики оказывается решающей. У части девочек, отнесенных в 7-летнем возрасте к астеноидному типу, через 1 -2 года в период понижения соматической устойчивости увеличивались показатели эндоморфии (содержание жировой ткани увеличивалось) и тип телосложения оценивался уже как астено-торакальный с возможным переходом в чисто торакальный. Энергетика у этих детей исходно имела все признаки аэробного типа.
При оценке возрастных изменений энергетических параметров необходимо отметить также, что у девочек возникшая типологическая организация не только более устойчива, но и в значительно большей степени связана с энергетикой скелетных мышц. По данным таблицы 3 видно, что у девочек группы лептосомов и эурисомов резко различаются, составляя как бы две совершенно дискретные формы. Выше уже отмечалось, что редко встречающиеся промежуточные формы являются, по-видимому, результатом возникших отклонений в ходе индивидуального развития. В то же время у мальчиков, как видно из данных таблицы 3, граница между лептосомами и эурисомами также существует, но она оказалась в значительной степени размытой. Мы полагаем, что у мальчиков это связано с более высокой двигательной активностью и более высокой адаптивностью мышечной системы к характеру внешних влияний. Влияние приспособительных реакций в определении межорганных и межсистемных связей в ходе онтогенеза в это время детально было обсуждено в работе И.И. Шмальгаузена [8]. Создается впечатление, что для девочек вообще характерны более сильные связи (корреляции) между онтогенетическими факторами, определяющими особенности телосложения, и нервно-трофическими механизмами, определяющими развитие волокон различного типа в скелетных мышцах. Возможно также, что у мальчиков в механизмы развития в значительно большей степени вмешиваются функциональные (эргонтиче-ские) взаимодействия между развивающимися функциональными системами [8].
Таким образом, для женского организма характерна более "правильная", но менее адаптивная межсистемная морфогенетическая организация.
Результаты этой работы позволяют также отметить, что при исследовании взаимосвязи между развитием мышечной системы и ее влияниями на ход индивидуального развития в первую очередь необходимо обращать внимание не на общее развитие мышечной ткани [1], а на особенности организации энергетики мышц, которая оказалась более тесно связанной с физиологическими показателями и с соматотипом детей в младшем школьном возрасте.
Средние значения энергетических параметров скелетных мышц у девочек и мальчиков 7-11 лет по группам торакального (Т), астено-торакального (АТ), мышечного (М), дигестивного (Д) и торакально-мышечного (ТМ) телосложения
Телосложение Параметры мышечной энергетики
«а» Аэробная емкость, кДж/кг Анаэробная мощность, Вт/кг Аэробная мощность, Вт/гг
Девочки
Т+АТ 4,06+0,09 83,1+1,14 4,74+0,04 2,19+0,03
М+Д+ДМ 2,45+0,12** 4,1+0,10** 5,11+0,10* 1,43+0,07*
Мальчики
Т+АТ 4,00+0,35 74,1+5,10 4,58+0,13 2,20+0,22
МД+Д 3,32+0,41 42,7+0,71* 4,78+0,12 2,04+0,06
Примечание: Различия между лептосомами и эурисомами статистически достоверны: *Р<0,05; ** Р<0,01.
ВЫВОДЫ
1. Установленный в ходе первичного обследования девочек 7-летнего возраста соматотип в ходе дальнейшего развития может измениться, но без перехода между группами, характеризующимися лептосомным и эурисомным телосложением. Чаще всего такие перестройки проходят в 8-9-летнем возрасте.
2. В возрастном интервале 9-10 лет у девочек происходит некоторое снижение относительной массы мышц (особенно в лептосомной группе) и увеличение (особенно у эурисомов) количества жировой ткани.
3. У девочек исследованных возрастных групп обнаруживается хорошее соответствие между типом телосложения и организацией энергетического метаболизма скелетных мышц. Так, для лиц с высокими показателями эктоморфии (лептосом-ный тип сложения) характерно доминирование мышечной энергетики аэробного типа с высокими значениями уровня аэробной емкости и мощности. Девочки диге-стивного, дигестивно-мышечного и, частично, мышечного типов с низкими баллами эктоморфии и высокими значениями эндоморфии (эурисомная группа) характеризуются преобладанием анаэробного типа энергообеспечения с высокими значениями анаэробной мощности и низкими показателями аэробной емкости и мощности.
4. По сравнению с мальчиками девочки отличаются значительно большей устойчивостью первоначально установленного типа телосложения и значительно более выраженной зависимостью организации энергетики скелетных мышц от со-матотипа.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аршавский И.А. Pоль энергетических факторов в качестве ведущих закономерностей онтогенеза // Ведущие факторы онтогенеза. - Киев: Наукова Думка, 1972. - С. 43-72.
2. Варпаховская О.Г. О связи энергетического обмена и параметров дыхания с особенностями телосложения девочек // Новые исследования по возрастной физиологии. - 1978. - № 1. - С. 43.
3. Корниенко И.А. Возрастное развитие системных мышц и физической работоспособности / В.Д. Сонькин, P3. Tамбовцева, P.M. Васильева // Физиология развития ребенка (Tеоретические и прикладные проблемы) / Институт возрастной физиологии PАО. - М., 2000. - С. 209-238.
4. Корниенко И.А., Сонькин В.Д., Tамбовцева PB. Возрастное развитие энергетики мышечной деятельности // Физиология человека. - 2007. - T. 33, № б. -С. 94-99.
5. Сонькин В.Д. Физическая работоспособность и энергообеспечение мышечной функции в постнатальном онтогенезе // Физиология человека. - 2007. - T. 33, № 3. - С. 1-19.
6. Tамбовцева P3. Общие и частные закономерности возрастного развития энергообеспечения мышечной деятельности // Новые исследования. - 2011. - № 2. - С. 73-83.
7. Tамбовцева P3. Индивидуальные и групповые варианты динамики показателей энергообеспечения мышечной функции у мальчиков младшего школьного возраста // Новые исследования. - 2012. - № 2. - С. 14-27.
8. Шмальгаузен И.И. Pост и дифференцировка // Избранные труды в 2-х томах. - Киев, 1984. - С. 17б-18б.
9. Штефко В.Г., Островский А.Д. Схемы клинической диагностики конституциональных типов. - М.-Л.: Биомедгиз, 1929. - 79 с.
10. So^kin V.D., Gutnik B.J., Tambovseva R.V. and Nash D. Ergometric Investigation of Work Capacity Ontogeny. Influence of Exogenic and Endogenic Factors II Advances in Medicine and Biology. - 2010. - V. 1. - P. 129-1б5.
11. Sonkin V., Tambovtseva R. Energy metabolism in children and adolescents II Bioenergetics I Kevin Clark (ed). - 2012. Chapter 5. pp.
