CC BY
93
ОЦЕНКА РЕАКЦИИ ОРГАНИЗМА СПОРТСМЕНОВ НА СОРЕВНОВАТЕЛЬНУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ РАЗНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ
Е.А. ШИРКОВЕЦ, ФГБУ ФНЦ ВНИИФК
Аннотация
В статье дан анализ соотношения биоэнергетических показателей при соревновательной деятельности разной продолжительности. В результате экспериментальных исследований с участием пловцов высшей квалификации выявлена вариативность различных параметров, характеризующих соотношение аэробной и анаэробной энергопродукции при физических нагрузках предельной интенсивности.
Показано, что на стайерских дистанциях уровень О2-потребления составляет 85-95% от максимального, концентрация лактата зависит от интенсивности работы на финишном участке, в среднем она составляет 13±1,87 ммоль/л. Высокий уровень спринтерских достижений определяется преимущественно потенциалом креатинфосфатного механизма энергообеспечения.
Abstract
Analysis of the correlation between bioenergy factors is given in article at competitions of activity to length miscellaneous. As a result of experimental studies with participation swimmer to high qualification is revealed variability different parameter, characterizing aerobic and anaerobic of the factors under physical load to high intensities. It is shown that on long distance level O2-consumptions forms 85-95% from maximum, lactate concentration depends on intensities of the work on finish area, at the average she forms 11-15 mmol/l. The high level sprint achievements is defined mainly by potential Pcr mechanism.
Ключевые слова: спорт высших достижений, соревновательная деятельность, вариативность биоэнергетических показателей.
Key words: elite sport, competitions activity, variability bioenergy factors.
В управлении спортивной подготовкой приоритетным является исследование соревновательной деятельности. Итог соревновательной деятельности обычно бывает представлен одним спортивным результатом, однако при этом не учитывается большое число показателей, которые характеризуют специальную подготовленность спортсмена. Анализ связи спортивного результата с факторами, определяющими подготовленность спортсменов, дает возможность определить вклад различных компонентов энергообеспечения в достижение спортивного результата [1]. Углубленный анализ структуры соревновательной деятельности в различных видах спорта необходим для рационального построения тренировочного процесса.
Термин «соревновательная деятельность» (СД) охватывает обширный раздел деятельности человека в спорте. Это понятие в широком смысле слова включает совокупность поведенческих актов, реализуемых спортсменом во время участия в соревнованиях. Кроме основного акта сюда относится функциональная и психологическая подготовка спортсмена к основному старту, а также деятельность спортсмена в период между окончанием соревновательной программы текущего дня и началом следующего [2]. Таким образом, спортивный результат является результирующей оценкой предшествующей деятельности спортсмена.
Соревновательная деятельность предъявляет наибольшие требования к функциональным системам организма, обеспечивающим выполнение предельных по напряженности нагрузок. В данной работе приведены
результаты исследований, выполненных с участием пловцов высшей квалификации во время соревнований различного ранга - от контрольных стартов до выступления на соревнованиях международного уровня.
Методы
Для объективной оценки реакции организма на СД разной продолжительности применялись следующие методы. Интенсивность анаэробных процессов оценивалась по концентрации лактата в крови, эффективность аэробных функций - по соотношению О2-потребления и экскреции двуокиси углерода во время работы и в период восстановления. Практика биохимического контроля в спорте высших достижений показала ценность определения таких ферментов анаэробного метаболизма, как изоэнзимы лактатдегидрогеназ. Интенсивность функционирования медленных мышечных волокон оценивалось экскрецией лактатдегидрогеназы сердечного типа (ЛДГ-л), а быстрых мышечных волокон - лактат-дегидрогеназой мышечного типа (ЛДГ-п). Спринтерская деятельность оценивалась приростом концентрации креатинфосфокиназы.
Определение их содержания в крови выполнялось как в процессе повседневных тренировок, так и на крупнейших международных соревнованиях, что делает уникальными данные, полученные в столь различных условиях спортивной деятельности. (Биохимические показатели определены А.М. Теном с сотр., которым авторы выражают искреннюю признательность.)
Результаты
Концентрация лактата в крови зависит от предельной длительности соревновательной деятельности. Анаэробный гликолиз в наибольшей степени активируется на дистанциях, где продолжительность СД варьирует в пределах двух минут. Известно, что мощность работы в условиях соревнований на длинных дистанциях плавания (более 40 мин) находится на уровне аэробного порога. Снижение предельного времени работы до 3438 мин приводит к превышению уровня анаэробного порога и накоплению лактата до 6 ммоль/л.
На более коротких дистанциях большую роль в ресин-тезе АТФ играет креатинфосфокиназная реакция, тогда как с увеличением длины дистанции всё более значимой становится роль аэробного метаболизма. Вместе с тем исследования, выполненные непосредственно во время проведения международных соревнований, показали, что у отдельных спортсменов, специализировавшихся на дистанциях плавания 1500 м, концентрация лактата на финише может превышать 18,0 ммоль/л. Соответственно соревнования на дистанциях 200-400 м лежат в зоне нагрузок с выраженным анаэробным гликолитическим воздействием на организм.
Анализ статистического распределения показателей биоэнергетики дает возможность оценить индивидуальный разброс данных при преодолении дистанций плавания различной длины. На рис. 1 показаны вариации лактата в соответствующих диапазонах предельного времени работы, что отражает активность анаэробного гликолиза в данных условиях.
На представленных диаграммах приведены средние значения, границы вариаций исследуемых показателей
10-20 с 1,5-2 мин
40-60 с 3-4 мин
о Медиана I I 25-75% I Разброс данных
Рис. 1. Статистическое распределение показателей концентрации лактата на дистанциях разной длины. По абсциссе - продолжительность соревновательного упражнения, по ординате - концентрация лактата (ммоль/л)
в пределах 25-75%, а также крайние границы колебания оцениваемых данных.
Исключительная напряженность соревновательной деятельности приводит к предельной мобилизации функционирования энергетических систем. Даже на спринтерских дистанциях в отдельных случаях концентрация лактата может достигать 15 ммоль/л, средняя величина составила 13±1,87 ммоль/л. Наиболее высокие показатели лактата замерены при предельной по мощности работе в диапазоне времени от 50 до 230 с. Здесь средние значения достигают 16,5-18,5 ммоль/л, у отдельных спортсменов показатели превышали 22,0 ммоль/л. Следует отметить, что интенсивное образование лактата в условиях максимальной мышечной активности происходит не из-за дефицита поставки кислорода, а вследствие специфической реакции пирувата и НАДН с ЛДГ независимо от величины О2-прихода [3].
Такой уровень метаболизма субстратов энергетического обеспечения сопровождается наибольшими изменениями в ферментативной сфере, которая влияет как на скорость реакций, так и на регуляцию взаимодействующих звеньев энергообеспечения. Поскольку работа в указанном диапазоне дистанций в большой степени обеспечивается за счет анаэробных процессов, то основной интерес представляет изоэнзим ЛДГ-п (мышечного типа), активирующий процесс трансформации пирувата в лактат.
Оценка активности сывороточных ферментов дает ключ к пониманию роли биоэнергетических факторов, обусловливающих работоспособность в упражнениях различных зон мощности, а также к выявлению предпа-тологических состояний. Миоферментативные реакции специфичны, они определяются продолжительностью и интенсивностью мышечной деятельности. Прирост концентрации данного параметра в «острой» фазе мышечной деятельности позволяет судить об интенсивности вовлечения в работу мышечных волокон быстрого типа, а также о степени нагрузочности в целом всей мышечной системы (рис. 2).
Данные рис. 2 показывают, что концентрация ЛДГ-п на финише всех дистанций значительно превышает средние физиологические нормы, характеризующие напряженную мышечную деятельность (150-200 ед). По этому показателю наиболее высокие значения замерены на коротких дистанциях (до 700 ед.), где спортсмены развивают наивысшую мощность работы. В целом диапазон варьирования показателя ферментативной активности составил 250-700 ед., что говорит об исключительно широких индивидуальных различиях параметра в рассматриваемых условиях деятельности спортсменов.
С увеличением длины дистанции активность ЛДГ-п, если судить по средним значениям, несколько снижается, однако индивидуальные различия и здесь чрезвычайно велики. У разных спортсменов они колебались в диапазоне 280-520 ед.
На рис. 3 приведено распределение показателя креа-тинфосфокиназы (КФК), полученного в тех же условиях, что и предыдущие данные.
10-20 с 1,5-2 мин
40-60 с 3-4 мин
□ Медиана □ 25-75%
Разброс данных
Рис. 2. Показатели концентрации ЛДГ-п на дистанциях разной длины. По абсциссе - продолжительность соревновательного упражнения, по ординате -концентрация ЛДГ (ед./л)
□ Медиана □ 25-75%
Разброс данных
Рис. 3. Показатели концентрации КФК на дистанциях разной длины. По абсциссе - продолжительность соревновательного упражнения, по ординате - концентрация КФК (ед./л)
Здесь можно отметить тенденцию к увеличению средних показателей со 180 ед./л на коротких дистанциях до 250 ед./л при увеличении предельного времени работы до 3-4 мин. Показатели вариации в диапазоне 25-75% дают возможность судить об изменчивости индивидуальных реакций организма спортсменов. Особая роль креатинфосфатного механизма определяется тем, что при значительной мышечной активности он выполняет одновременно как энергодающие, так и энерготранспортные функции. Поскольку элиминация КФК из мышц в сосудистое русло происходит в течение нескольких часов, то динамика его концентрации может интегрально отражать отставленный эффект выполненной мышечной работы.
Обсуждение
Оптимальное управление спортивной подготовкой основано на выявлении главных факторов, лимитирующих специальную работоспособность. К таким факторам относится появление недоокисленных продуктов метаболизма, нарушение проницаемости клеточных мембран, предельное изменение концентрации гормонов и энзимов. Анализ перечисленных параметров позволяет избегать нежелательных эффектов физических перегрузок [3-5].
Реакция организма спортсмена на СД имеет вероятностный характер и отличается большой вариативностью. Тесноту связей между уровнем спортивных достижений и степенью напряжения различных систем организма «размывают» такие факторы, как индивидуальные особенности энергообеспечения, соотношение быстрых и медленных мышечных волокон, уровень специальной подготовленности спортсмена, степень мотивированности и множество других факторов.
Напряженная мышечная деятельность спортсмена обеспечивается сложной системой энергообеспечения с большим числом биохимических реакций, которые необходимо изучать в реальных условиях спортивных соревнований. Анализ компонентов энергообеспечения дополняется данными о динамике таких маркеров интенсивности реакций организма, как показатели излишка бикарбонатов, концентрация лактата, а также активность изоферментов ЛДГ в сыворотке крови. Сопоставление кинетики концентраций изоферментов ЛДГ на разных дистанциях показывает выраженный всплеск мышечной формы энзима на коротких дистанциях, тогда как для изофермента ЛДГ сердечной формы пик выявляется при предельном времени работы около двух минут. Сопоставление всей совокупности метаболических параметров показывает, что наиболее напряженные условия для организма возникают при соревнованиях на дистанциях плавания 200-400 м.
При изучении условий возникновения гиперфермен-темий как следствия напряженной мышечной работы можно отметить следующие причины: нарушение проницаемости клеточных мембран при отрицательном балансе фосфатных макроэргов, повышенный синтез ферментов в тканях под влиянием мышечной активности, интенсивное промывание тканей возрастающим кровотоком. Несмотря на различие точек зрения о природе гиперферментемий при мышечной активности, отмечается, что в отличие от других метаболитов повышение сывороточной концентрации ферментов определяется степенью нарушения энергетического баланса функционирующих структур [6].
Гиперферментемия в условиях спортивных соревнований позволяет определить, в каких органах или мышеч-
ных структурах произошли наибольшие нарушения проницаемости мембран, повлекшие прирост концентрации в крови соответствующего энзима. В свете этой концепции особый смысл приобретает комплекс экспериментальных данных, приведенных на рис. 1-3. По ним можно судить о вариативности показателей в условиях СД различной продолжительности. Такая информация будет особенно полезной при условии динамических наблюдений за каждым испытуемым, учитывая сугубо индивидуальные ответы организма на экстремальные воздействия.
Заключение
Детальный анализ соревновательной деятельности разной продолжительности в спорте высших достижений необходим в связи с тем, что на его основе выполняется прогноз функционального состояния, вносятся коррективы в планы дальнейшей подготовки. Наибольшую информацию о динамике энергообеспечения при нагрузках высокой интенсивности дает изучение соотношения биоэнергетических показателей и комплекса ключевых ферментов.
Литература
1. Ширковец Е.А., Озолин Э.С., Арансон М.В., Овчарен-ко Л.Н. Анализ подходов к оптимальному управлению тренировочным процессом в спорте высших достижений // Вестник спортивной науки. - 2009.- № 6. - С. 3-6.
2. Липский Е.В. Структура соревновательной деятельности пловцов вольного стиля: автореф. дис. ... канд. пед. наук. - М., 1999. - 24 с.
3. Davis James A., Storer T.W., Caiozzo V.J. Lower reference limit for maximal oxygen uptake in men and women // Clin. Physiol. and Funct. Imag. - 2002. - 22. - № 5. -Р.332-338.
4. Pedersen D.J. High rates of muscle glycogen resynthesis after exhaustive exercise when carbohydrate is congested with caffeine // J. Appl. Physiol. 105 : 825-831, 2008.
5. Niederberger M. Prinzipien der Ergometrie // Herz. -2002. - 7. - № 1. - P. 1-19.
6. Russell H.T., Hagen Jason L, Krause Dan J. Oxida-tive capacity interacts with oxygen delivery to determine maximal 02-uptake // J. Physiol. - 2002. - 541. - № 3. -C.1003-1012.
References
1. Shirkovets E.A., Ozolin E.S., Aranson M.V., Ovcharen-ko L.N. The analysis of approaches to optimum control of training process in an elite sport // Vestnik sportivnoj nau-ki. - 2009. - № 6. - P. 3-6.
2. Lipsky E.V. Structure of competitive activity in freestyle swimmers: autoref. of thesis of candidate of pedagogic sciences. - M., 1999. - 24 p.
3. Davis James A., Storer T.W., Caiozzo V.J. Lower reference limit for maximal oxygen uptake in men and women // Clin. Physiol. and Funct. Imag. - 2002. - 22. - № 5. -P.332-338.
4. Pedersen DJ. High rates of muscle glycogen resynthesis after exhaustive exercise when carbohydrate is congested with caffeine // J. Appl. Physiol. 105 : 825-831, 2008.
5. Niederberger M. Prinzipien der Ergometrie // Herz. -2002. - 7. - № 1. - P. 1-19.
6. Russell H.T., Hagen Jason L, Krause Dan J. Oxida-tive capacity interacts with oxygen delivery to determine maximal 02-uptake // J. Physiol. - 2002. - 541. - № 3. -P. 1003-1012.
