CC BY
10РОССИИСКИИ ЖУРНАЛ RUSSIAN JOURNAL OF СПОРТИВНОЙ НАУКИ SPORTS SCIENCE 2022, T. 1 (1)_2022, Vol. 1 (1)
ФИЗИОЛОГИЯ
Дата публикации: 01.04.2022 Publication date: 01.04.2022
DOI: 10.51871/2782-6570_2022_01_01_1 DOI: 10.51871/2782-6570_2022_01_01_1
УДК 796.071; 616-003.96 UDC 796.071; 616-003.96
ОСОБЕННОСТИ СРОЧНОЙ АДАПТАЦИИ К УСЛОВИЯМ ВЫСОКОГОРЬЯ У СПОРТСМЕНОВ С РАЗЛИЧНЫМ УРОВНЕМ ФИЗИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ А.В. Гребенюк1'2, В.Ф. Репс3, А.Н. Можельский3
1Пятигорский государственный университет, г. Пятигорск, Россия
Региональный научно-спортивный центр Северо-Кавказского федерального округа, г. Пятигорск, Россия
3Пятигорский научно-исследовательский институт курортологии, филиал Федерального государственного бюджетного учреждения «Северо-Кавказский федеральный научно-клинический центр Федерального медико-биологического агентства», г. Пятигорск, Россия
Аннотация. Целью работы было выявление особенностей физиологической адаптации к гипобарической гипоксии у спортсменов-альпинистов, имеющих различный опыт восхождений на горы-«пятитысячники». В исследовании принимали участие 24 спортсмена-альпиниста в возрасте от 24 до 46 лет, регулярно занимающихся альпинизмом. Выделено 2 группы: 9 человек - спортсмены (занятия альпинизмом не менее 5 лет) и 15 человек -«новички» (занятия альпинизмом от трех месяцев до года). Оценивали уровень сатурации и пульс на различных высотах ступенчатой адаптации при восхождении на Казбек (5033 м). Длительность экспедиции 10 дней. Отличия в стратегии адаптации между альпинистами с разным уровнем подготовки к физическим нагрузкам в условиях высокогорья заключается в том, что уровень сатурации крови у опытных спортсменов поддерживается на высоте 3600 м над уровнем моря при более низком значении пульса, чем у спортсменов с меньшим опытом восхождений, что свидетельствует о наличии функциональных резервов, сформировавшихся в тренировочном процессе.
Ключевые слова: ступенчатая адаптация, гипоксия, высокогорье, спортсмены-альпинисты.
FEATURES OF URGENT ADAPTATION TO HIGH-ALTITUDE CONDITIONS IN ATHLETES WITH DIFFERENT LEVEL OF PHYSICAL CONDITION A.V. Grebenyuk1'2, V.F. Reps3, A.N. Mozhelskij3
'Pyatigorsk State University, Pyatigorsk, Russia
2Regional Scientific and Sports Center of the North-Caucasian Federal District, Pyatigorsk, Russia 3Pyatigorsk Research Institute of Balneology - the branch of the Federal State Budgetary Institution "North-Caucasian Federal Research and Clinical Center of the Federal Medical and Biological Agency" in Pyatigorsk, Russia
Annotation. The aim of the work was to identify the features of physiological adaptation to hy-pobaric hypoxia in mountaineers with different experience of climbing 5000 m mountains. The study involved 24 mountaineers aged 24 to 46 years, regularly engaged in mountaineering. They were divided into two groups: 9 people - athletes (mountaineering for at least 5 years) and 15 people - "beginners" (mountaineering from three months to a year). We assessed the saturation level and pulse at different heights of step-by-step adaptation when climbing Mount Kazbek (5033 m). The duration of the expedition was 10 days. The difference s in the adaptation strategy between mountaineers with different levels of condition for physical loads in high-altitude conditions is that the level of blood saturation in experienced athletes is maintained at an altitude of 3600 m above sea level with a lower pulse value than in athletes with less climbing experience, which indicates the presence of functional reserves formed during training. Keywords: step-by-step adaptation to high altitude, hypoxia, alpine region, mountaineers.
Введение. Повышение функциональных резервов организма спортсменов к гипоксии имеет большое значение не только для организации подготовки к восхождениям в альпинизме, но и при планировании тренировок для спортсменов, лучшей их акклиматизации к соревнованиям в условиях гипобарической гипоксии. Многие международные соревнования проходят в условиях среднегорья, так например летние Олимпийские игры 1968 года проводились в городе Мехико, который находится на высоте 2240 м над уровнем моря (н.у.м.), а соревнования лыжников на Олимпиаде 2022 года в Пекине проходили на высоте около 1800 м н.у.м. Обязательным условием успешных выступлений в таких условиях является формирование функциональных резервов адаптации организма спортсменов к физическим нагрузкам, в том числе, в условиях сниженного парциального давления кислорода на этих высотах. Ранее отмечалось, что респираторная (увеличение дыхательного объема и учащение дыхания из-за стимуляции артериальных хеморецеп-торов) и сердечно-сосудистая (учащение сердечных сокращений) системы реагируют на гипоксию по гиперболическому контуру в зависимости от парциального давления кислорода в крови (Ра02) [1].
Цель работы: изучение особенностей физиологической адаптации к гипобариче-ской гипоксии у спортсменов-альпинистов, имеющих различный опыт восхождений на горы-«пятитысячники».
Методы и организация исследования. В исследовании принимали участие 24 спортсмена-альпиниста в возрасте от 24 до 46 лет, регулярно занимающихся альпинизмом. Согласно дизайну исследования было выделено 2 группы: 9 человек - спортсмены (занятия альпинизмом не менее 5 лет) и 15 человек - «новички» (занятия альпинизмом от трех месяцев до года). При восхождении на Казбек - 5033 м н.у.м. (Грузия) в течение экспедиции на высотах 500 м н.у.м, 1500 м н.у.м., 3000 м н.у.м. и 3600 м н.у.м. (до и после восхождения на вершину) проводился
анализ сатурации (насыщения крови кислородом - SpO2, %) и частоты пульса в положении сидя напалечным пульсоксиометром «Армед YX302» («Медицинское оборудование», Россия). Длительность экспедиции 10 дней: первые три дня - переход из поселка Гергети (Грузия) на высоту 3000 м н.у.м. (по одной ночевке на высотах 500 м, 1500 м и 2 ночевки и 1 день акклиматизации на 3000 м); 5-й день - переход в штурмовой лагерь «Метеостанция» на 3600 м н.у.м; 6-й акклиматизационный день - подъем на высоту 4000 м н.у.м, затем спуск до 3600 м н.у.м и ночевка; 7-й акклиматизационный день -подъем до 4200 м н.у.м., спуск и ночевка на 3600 м н.у.м; 8-й день - восхождение на вершину Казбека 5033 м н.у.м., спуск и ночевка на 3600 м н.у.м.; 9-й день - спуск от лагеря «Метеостанция» до поселка Гергети, ночевка на высоте 500 м н.у.м; 10-й день -отъезд.
Статистическая обработка данных проводилась с помощью базового пакета R [2] с использованием непараметрического критерия (Манна-Уитни) для межгрупповых сравнений. Различия между группами считали статистически значимыми при минимальном уровне р<0,05. Показатели представлены в виде медианы (Ме) и квартилей ^25^75), взаимосвязь между показателями внутри групп рассчитывали с применением коэффициента корреляции по Спир-мену. Визуализация была выполнена на языке R[2] с помощью пакетов ggplot2[3], ар1раск[4] и GGally[5].
Результаты исследования и их обсуждение. При анализе степени сформирован-ности физиологической адаптации при восхождении на Казбек у спортсменов-альпинистов с разным уровнем физической подготовки отмечалось, что на высоте 500 м н.у.м. уровень сатурации не отличался в обоих группах, но у спортсменов с меньшим опытом восхождений («новички») он обеспечивался за счет повышения частоты пульса (рис. 1), при этом следует отметить на схемах больший диапазон «разброса» значений этого показателя в данной группе.
При подъеме на 1500 м н.у.м. (рис. 2) эта тенденция сохраняется, при этом в группе спортсменов с большим опытом восхождений регистрируется расширение диапазона
индивидуальных реакций со стороны сердечно-сосудистой системы (частота пульса на этой высоте).
Рис. 1. Уровень сатурации и частота пульса на различных этапах ступенчатой адаптации к
гипоксии - 500 м н.у.м.
Примечание: nonparametric - Me (95%CI) - медиана (красная точка) и 95% - доверительный интервал (красные отрезки от точки в разные стороны); normal - M (95%CI), среднее значение (черная толстая линия) и 95% - доверительный интервал (черные тонкие линии)
Рис. 2. Уровень сатурации и частота пульса на различных этапах ступенчатой адаптации к
гипоксии - 1500 м н.у.м.
Примечание: nonparametric - Me (95%CI) - медиана (красная точка) и 95% доверительный интервал (красные отрезки от точки в разные стороны); normal - M (95%CI), среднее значение (черная толстая линия) и 95% доверительный интервал (черные тонкие линии)
9
В процессе формирования ступенчатой адаптации на высоте 3000 м н.у.м. (рис. 3) регистрируется тенденция к росту уровня сатурации крови (достоверно не значимая) у опытных спортсменов (статистически не значимо, р=0,678) при относительно низком значении пульса (р=0,011), что свидетельствует о наличии функциональных резервов, сформировавшихся в тренировочном процессе.
Этот же адаптационный механизм, но в более выраженной форме сохраняется и на большей высоте (штурмовой лагерь перед и после восхождения - 3600 м н.у.м., рис. 4, 5).
Важно отметить сохранение этих физиологических стратегий адаптации у опытных спортсменов и после восхождения на высоту 5033 м н.у.м. Однако регистрируются большие вариации индивидуальных реакций физиологических систем (ширина «лиры» на рис. 5, синий цвет), что можно расценивать как индивидуальные метаболические реакции, наработанные в процессе тренировок и специфика биохимического ферментативного «ландшафта» каждого
спортсмена. Так известно, что гипоксиче-ское прекондиционирование способствует повышению устойчивости организма к условиям воздействия острой гипоксии, что проявляется в менее выраженной степени десатурации гемоглобина и меньшем приросте частоты сердечных сокращений [6].
Следует отметить, острый (срочный) адаптационный эффект при восхождении реализуется в основном за счет сердечно-сосудистой системы. На рисунке 6 показано, что между сатурацией и пульсом отмечается обратная корреляция, причем при восхождении в условиях гипобарической гипоксии его абсолютные значения возрастают (от г = -0,1 на высоте 500 м н.у.м. до г=-0,5 на высоте 3600 м н.у.м.). Важно, что после восхождения эта связь еще выше (г=-0,8), т.е. при снижении сатурации пульс еще больше. При анализе значений коэффициента корреляции между этими показателями можно предположить высокую степень физиологической связи между ними в условиях срочной адаптации к гипоксии.
Рис. 3. Уровень сатурации и частота пульса на различных этапах ступенчатой адаптации
к гипоксии - 3000 м н.у.м.
Примечание: nonparametric - Me (95%CI) - медиана (красная точка) и 95% - доверительный интервал (красные отрезки от точки в разные стороны); normal - M (95%CI), среднее значение (черная толстая линия) и 95% - доверительный интервал (черные тонкие линии)
Рис. 4. Изменение уровня сатурации и частоты пульса на высоте 3600 м н.у.м. до восхождения
Примечание: nonparametric - Me (95%CI) -медиана (красная точка) и 95% - доверительный интервал (красные отрезки от точки в разные стороны); normal - M (95%CI), среднее значение (черная толстая линия) и 95% - доверительный интервал (черные тонкие линии)
Рис. 5. Изменение уровня сатурации и частоты пульса на высоте 3600 м н.у.м. после
восхождения
Примечание: nonparametric - Me (95%CI) - медиана (красная точка) и 95% - доверительный интервал (красные отрезки от точки в разные стороны); normal - M (95%CI), среднее значение (черная толстая линия) и 95% - доверительный интервал (черные тонкие линии)
Рис. 6. Коэффициент корреляции по Спирмену между показателями сатурации и пульсом на разных этапах срочной адаптации к гипоксии в условиях высокогорья 500 м н.у.м. (S=2600,7, p=0,543), 3600 м н.у.м. до восхождения (S=3524,4, p=0,007) и 3600 м н.у.м. после восхождения (базовый лагерь) (S=4090,6, p<0,001)
Рис. 7. Динамика уровня сатурации и частоты пульса (значения Ме - медианы) при формировании адаптации к гипоксии во время восхождения на гору Казбек (5033 м н.у.м.)
При этом, после восхождения уровень сатурации в крови согласно значениям медианы по всей группе спортсменов снижается (рис. 7), что свидетельствует о таком явлении срочной адаптации как «кислородный долг», когда необходимо восстановить уровень кислорода в тканях (в миоглобине).
Сходные изменения кардио-респира-торной системы отмечались и в других работах при изучении адаптации к гипоксии в высокогорье [7-8].
В работе Ю.В. Корягиной [8] при анализе процессов срочной адаптации в условиях однодневной экспедиции в Приэль-брусье (2380 м н.у.м. в урочище Джилы-Су) у спортсменов-добровольцев, не имеющих
опыта горных восхождений, также отмечалось снижение сатурации с одновременным учащением сердцебиения и активацией тонуса симпатической нервной системы, но в большей степени, чем в нашем исследовании у группы «новичков» - спортсменов, занимающихся альпинизмом в течение года с регулярными еженедельными тренировками в альпинистском клубе по разработанной нами программе интервальной гипокси-ческой тренировки при подготовке к восхождениям в условиях высокогорья.
В экспериментальных работах показано, что сохранение содержания кислорода в артериальной крови при гипоксических
субмаксимальных нагрузках может осуществляться за счет стимуляции гипоксиче-ских факторов (HIF - фактор, индуцируемый гипоксией - hypoxia-inducible factor), повышенного уровня эритропоэтина, изменения сродства гемоглобина к О2 [9-10].
Заключение. Таким образом, отмечаются различия в степени формирования адаптации к гипобарической гипоксии между двумя группами альпинистов на высоте 3600 м н.у.м. У спортсменов с меньшим опытом восхождений регистрируются признаки гипобарической гипоксии: снижение сатурации крови, учащение пульса. У опытных спортсменов (опыт
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Black, C. P. Oxygen transport during progressive hypoxia in high-altitude and sea-level waterfowl / C. P. Black, S. M. Tenney // Respir Physiol.
- 1980. - Vol. 39(2). - pp. 217-239. DOI: 10.1016/0034-5687(80)90046-8.
2. R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. - Vienna, Austria, 2021. - URL: https://www.R-project.org/ (дата обращения: 14.03.2022).
3. Wickham, H. ggplot2: Elegant Graphics for Data Analysis / Wickham, H. - Springer-Verlag New York, 2016. - 213 p.
4. Wolf H. aplpack: Another Plot Package (version 190512). - 2019. - URL: https://cran.r-pro-ject.org/package=aplpack. (дата обращения: 14.03.2022).
5. Schloerke B., Cook D., Larmarange J., Briatte F., Marbach M., Thoen E., Elberg A., Crowley J. GGally: Extension to 'ggplot2'. R package version 2.1.2. - 2021. - URL: https://CRAN.R-project.org/package=GGally (дата обращения: 14.03.2022).
6. Глазачев, О. С. Динамика показателей вегетативной реактивности и устойчивости к острой дозированной гипоксии в курсе интервальной гипоксической тренировки / О. С. Глазачев, О. В. Бобылева // Физиология человека. - 2007.
- № 2. - С. 81-89.
7. Репс, В. Ф. Технологии повышения функциональной адаптации у спортсменов в условиях высотной гипоксии / В. Ф. Репс, А. В. Гребенюк // Физиологический журнал. - 2012. - Т. 58. -№ 4. - С. 78-84.
занятия альпинизмом более 5 лет) уровень сатурации поддерживается за счет других физиологических механизмов. Предложенный алгоритм ступенчатой адаптации к гипобарической гипоксии в течение 10 дней можно использовать при организации программ активного туризма, например, при восхождении на Эльбрус.
Механизмы формирования длительной адаптации к гипоксии в условиях высокогорья у спортсменов различной квалификации требует дальнейшего изучения и соответствующего медико-биологического сопровождения.
8. Горный туризм: эффекты срочной адаптации сердечно-сосудистой и дыхательной систем организма человека (урочище Джилы-су в Приэльбрусье) / Ю. Корягина, Г. Тер-Акопов, Л. Рогулева, С. Нопин // Курортная медицина. -2019. - № 1. - С. 54-57.
9. Boggs, D.F. Correlation between convection requirement and carotid body responses to hypoxia and hemoglobin affinity: comparison between two rat strains / D. F. Boggs, D. L. Kilgore, S. Lacefield // J Comp Physiol B. - 2021. - № 191(6). - pp. 1031-1045. DOI: 10.1007/s00360-021-01377-7.
10.Effects of an allosteric hemoglobin affinity modulator on arterial blood gases and cardiopulmonary responses during normoxic and hypoxic low-intensity exercise. / Stewart G. M., Chase S., Cross T. J. [et al] // J Appl Physiol (1985). - 2020. - № 128(6). - pp. 1467-1476. DOI: 10.1152/japplphys-iol.00185.2019.
REFERENCES
1. Black C.P., Tenney S.M. Oxygen transport during progressive hypoxia in high-altitude and sea-level waterfowl. Respir Physiol, 1980, no. 39(2), pp. 217-239. DOI: 10.1016/0034-5687(80)90046-8.
2. R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria 2021. Available at: https://www.R-project.org/ (accessed 14.03.2022)
3. Wickham H. ggplot2: Elegant Graphics for Data Analysis. Springer-Verlag New York, 2016. 213 p.
4. Wolf H. aplpack: Another Plot Package (version 190512). 2019. Available at: https://cran.r-pro-ject.org/package=aplpack (accessed 14.03.2022).
5. Schloerke B., Cook D., Larmarange J., Briatte in the Elbrus region). Resort Medicine, 2019, no. 1, F., Marbach M., Thoen E., Elberg A., Crowley pp. 54-57.
J. GGally: Extension to 'ggplot2'. R package ver- 9. Boggs D.F., Kilgore D.L., Lacefield S. Correla-
sion 2.1.2. 2021. Available at: https://CRAN.R- tion between convection requirement and carotid
project.org/package=GGally (accessed body responses to hypoxia and hemoglobin affinity:
14.03.2022). comparison between two rat strains. J Comp Physiol
6. Glazachev O.S., Bobyleva O.V. Dynamics of B, 2021, no. 191(6), pp. 1031-1045. DOI: autonomic reactivity and resistance to acute dosed 10.1007/s00360-021-01377-7.
hypoxia in the course of interval hypoxic training. 10.Stewart G.M., Chase S., Cross T.J., Wheatley-
Human Physiology, 2007, no. 2, pp. 81-89. Guy C.M., Joyner M.J., Curry T., Lehrer-Graiwer
7. Reps V.F., Grebenyuk A.V. Technologies for J., Dufu K., Vlahakis N.E., Johnson B.D. Effects of increasing the functional adaptation of athletes in an allosteric hemoglobin affinity modulator on arte-conditions of high-altitude hypoxia. Physiological rial blood gases and cardiopulmonary responses Journal, 2012, vol. 58, no. 4, pp. 78-84. during normoxic and hypoxic low-intensity exer-
8. Koryagina Yu.V., Ter-Akopov G.N., Roguleva cise. J Appl Physiol (1985), 2020, no. 128(6), L.G., Nopin S.V. Mountain tourism: effects of pp. 1467-1476. DOI: 10.1152/japplphyiol.00185. urgent adaptation of the cardiovascular and respira- 2019.
tory systems of the human body (the Dzhily-Su area
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Александр Викторович Гребенюк - доцент кафедры физической культуры и спорта ФГБОУ ВО «Пятигорский государственный университет», Пятигорск, директор АНО «Региональный научно-спортивный центр СКФО», e-mail: maxclab@yandex.ru.
Валентина Федоровна Репс - доктор биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник отдела изучения механизмов действия физических факторов Пятигорского научно-исследовательского института курортологии) филиал федерального государственного бюджетного учреждения «Северо-Кавказский федеральный научно-клинический центр Федерального медико-биологического агентства» в Пятигорске, e-mail: v.reps@mail.ru.
Андрей Николаевич Можельский - заведующий сектором математического моделирования и статистической обработки Пятигорского научно-исследовательского института курортологии) филиал федерального государственного бюджетного учреждения «Северо-Кавказский федеральный научно-клинический центр Федерального медико-биологического агентства» в Пятигорске, e-mail: pniik.an.mojelsky@skfmba.ru.
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS:
Aleksandr Viktorovich Grebenyuk - Associate Professor of the Department of Physical Culture and Sports, Pyatigorsk State University, Pyatigorsk, Director of the Regional Scientific and Sports Center of the North-Caucasian Federal District, Pyatigorsk, e-mail: maxclab@yandex.ru.
Valentina Fedorovna Reps - Doctor of Biological Sciences, Associate Professor, Leading Researcher of the Department for Studying the Mechanisms of the Action of Physical Factors, Pyatigorsk Research Institute of Balneology - the branch of the Federal State Budgetary Institution "North-Caucasian Federal Research and Clinical Center of the Federal Medical and Biological Agency" in Pyatigorsk, e-mail: v.reps@mail.ru.
Andrej Nikolaevich Mozhel'skij - Head of the Sector of Mathematical Modeling and Statistical pProcessing, Pyatigorsk Research Institute of Balneology - the branch of the Federal State Budgetary Institution "North-Caucasian Federal Research and Clinical Center of the Federal Medical and Biological Agency" in Pyatigorsk, e-mail: pniik.an.mojelsky@skfmba.ru.
Для цитирования: Гребенюк, А. В. Особенности срочной адаптации к условиям высокогорья у спортсменов с различным уровнем физической подготовки / А. В. Гребенюк, В. Ф. Репс, А. Н. Можельский // Российский журнал спортивной науки: медицина, физиология, тренировка. -2022. - Т. 1. - № 1. DOI: 10.51871/2782-6570_2022_01_01_1
For citation: Grebenyuk A.V., Reps V.F., Mozhelskij A.N. Features of urgent adaptation to high-altitude conditions in athletes with different level of physical condition. Russian Journal of Sports Science: Medicine, Physiology, Training, 2022, vol. 1, no. 1. DOI: 10.51871/2782-6570_2022_01_01_1
