CC BY
14УДК: 796.01:612
подвижность
насосной функции сердца
при различных двигательных режимах
Кандидат биологических наук н.И. Абзалов Доктор биологических наук, профессор р.А. Абзалов Кандидат биологических наук р.р. Абзалов
Институт физической культуры, спорта и восстановительной медицины Казанского федерального университета, Казань
MOBILITY OF HEART PUMPING FUNCTION AT DIFFERENT MOTOR MODES
N.I. Abzalov, Ph.D. R.A. Abzalov, professor, Dr.Biol. R.R. Abzalov, Ph.D. Institute of physical culture, sport and regenerative medicine of Kazan federal university, Kazan Key words: heart pumping function, heart rate, stroke volume, cardiac output, mobility of indicators of cardiac pumping function, enhanced motor activity, unlimited motor activity. The purpose of the present study was to examine mobility of indicators of heart pumping function at body exposures of different modes of motor activity.
The researches revealed that the mobility of HR and intensity at muscular training increase with age. As opposed to the literature data (I.A. Arshavsky, 1980) in our study the HR mobility index is provided by its changes at rest and HR indicators remain at an approximately the same level when performing an ultimate muscular loading, regardless of age and activity in training. The mobility indices of stroke volume and cardiac output grow with age and under conditions of muscular exercises. These changes are significantly less notable than heart rate, for the changes in mobility of stroke volume and cardiac output are unidirectional, that is increasing both at rest and when performing muscular loading. The more pronounced increase in stroke volume and cardiac output performance provokes increased mobility of these indicators. Changes in heart rate indices at rest and when performing muscular exercise are multidirectional: reduce at rest and increase sharply during exercise. This ensures the high level of development of HR mobility.
The study of HR, stroke volume and cardiac output mobility indicators, together with the theoretical value seems to have a practical value too. This determines the reserve capacities of heart pumping function, which ensures the high level of body's physical working capacity.
Ключевые слова: насосная функция сердца, частота сердечных сокращений, ударный объем крови, минутный объем кровообращения, подвижность показателей насосной функции сердца, усиленная двигательная активность, неограниченная двигательная активность.
Введение. Основные показатели насосной функции сердца: частота сердечных сокращений (ЧСС), ударный объем крови (УОК), а также производный от них минутный объем кровообращения (МОК) - в процессе мышечных тренировок развиваются по-разному. Наиболее изученный показатель насосной функции сердца - ЧСС - оперативно реагирует на малейшее изменение внешней среды [2, 6, 8, 10]. В то же время УОК как более инертный показатель насосной функции сердца обеспечивает в основном минутную производительность сердца и изменяется относительно меньшими темпами [1, 3, 5, 9, 10]. Резервные возможности основных показателей насосной функции сердца изучены недостаточно, особенно УОК и МОК. По мнению И. А. Аршавского (1982), подвижность ЧСС, определяемая разностью данных при максимальных мышечных напряжениях, а также таковыми в условиях покоя, то есть функциональный резерв, увеличиваются в основном за счет увеличения ЧСС во время выполнения предельных мышечных нагрузок и в меньшей степени - данными ЧСС в покое. Вместе с тем показатели ЧСС во время выполнения мышечных нагрузок предельной мощности изучены недостаточно. Подвижность УОК, а также МОК считается менее изученными, особенно в условиях мышечных тренировоки выполнения физических нагрузок [3, 7, 9].
Цель работы - изучение подвижности показателей насосной функции сердца в условиях воз-
mm
физиология СПОРТА
действия на организм различных режимов двигательной активности.
Методика и организация исследования. Исследования проводились в лаборатории физиологии физических упражнений при кафедре теории физической культуры Института физической культуры, спорта и восстановительной медицины Казанского федерального университета. В эксперименте приняли участие 337 учащихся разного возраста и пола - 168 мальчиков и 169 девочек. Испытуемые были разделены на две группы: в первую вошли учащиеся, находившиеся в условиях неограниченной двигательной активности, т. е. их двигательная активность обеспечивалась в основном двумя-тремя уроками физической культуры в неделю; во вторую группу - учащиеся, находившиеся в условиях усиленной двигательной активности. Испытуемые данной группы занимались в различных школьных секциях и детско-юношеских спортивных школах и имели массовые разряды (3-2-й). Спортсмены 1-го разряда, кандидаты в мастера спорта и выше к исследованию не допускались, ибо у них в процессе тренировочных занятий развивается узкая спортивная специализация.
Испытуемые выполняли физическую нагрузку на велоэргометре Kettler «Ergoracer», где мощность физической нагрузки задавалась и регулировалась специальной компьютерной программой «ERGO-KONZEPT», разработанной для этих моделей ве-лоэргометров. Частота педалирования составила 65-75 оборотов в минуту. Физическую нагрузку испытуемые выполняли до отказа. Мощность в начале педалирования составила 50 Вт, а затем постепенно увеличивалась. При этом постоянно регистрировалась ЧСС, которая измерялась автоматическим измерительным прибором модели OMRONRX-3 (HEM-640-E). Данный прибор полностью соответствует требованиям «Директивы ЕС93/42/ЕЕС (Директива по медицинскому оборудован ию)». Полученные показатели ЧСС фиксировались в отдельном протоколе для каждого испытуемого. Также нами регистрировались посекундные показатели ЧСС во время выполнения физической нагрузки на ве-лоэргометре KETTLERERGRACERc компьютерной установкой ERGO-KONZEPT (Германия).
Для регистрации реограммы мы пользовались точечными дисковыми электродами, которые фиксировались эластичной резиновой лентой. Электроды накладывались в области шеи и грудной клетки, они не стесняли движений и не смещались на теле во время выполнения велоэргометрической физической нагрузки. При регистрации нами был использован аналого-цифровой преобразователь (АЦП) системы Maclab/4 е, разработанный австралийской фирмой ADInstruments. Этот прибор записывает различные аналоговые сигналы в память компьютера PowerMacintosh 8200/120 и выполняет функции усилителя сигналов. Программа Chart обеспечивает запись, представление и обработку данных измерений с высокой точностью и разрешени-
ем. Процедуры настройки усилителей, фильтрации и калибровки сигналов полностью автоматизированы. Результаты измерений и анализа с легкостью переносятся в электронные таблицы и текстовые редакторы других прикладных программ, например С1а^о^ и IGORPro.
Для получения реографических сигналов мы использовали прибор реоплетизмограф 4 РГ-2 М, изготовленный в экспериментально-производственных мастерских АМН России.
Показатели насосной функции сердца регистрировались нами в следующих условиях:
- до выполнения физической нагрузки - в вертикальном положении, «сидя на стуле»;
- во время выполнения физической нагрузки -в положении «сидя на велоэргометре».
Для изучения изменений показателей УОК и МОК нами были вычислены цифровые данные этих параметров точно в таких же условиях, что и во время регистрации ЧСС. Величина УОК рассчитывалась по формуле W. G. КиЫсек (1974) в модификации Р. А. Абзалова (1987) [4].
Результаты исследования и их обсуждение. Подвижность ЧСС определялась нами по разнице между данными во время выполнения предельной мышечной нагрузки и величинами в покое. Показатели ЧСС в покое (сидя) с возрастом уменьшаются, то есть развивается возрастная брадикардия. У детей 6-7 лет показатели ЧСС составляли 95,51±2,16 уд/мин. К 17-18-летнему возрасту произошло уменьшение ЧСС - она достигла 72,61±2,17 уд/мин. У девочек показатели ЧСС в каждой возрастной группе несколько большие, чем у мальчиков. Во время выполнения предельной мышечной нагрузки как у мальчиков, так и у девочек по мере перехода из одной возрастной группы в другую показатели ЧСС несколько увеличиваются, но достоверных величин не достигают. Это позволяет утверждать, что максимальные показатели ЧСС с возрастом существенных изменений не претерпевают. Следовательно, достоверно выраженное увеличение подвижности ЧСС как у мальчиков, так и у девочек происходит за счет уменьшения ЧСС в покое (сидя). Это было нами установлено впервые. Под влиянием систематических мышечных тренировок происходит уменьшение ЧСС в каждой возрастной группе. Данное урежение является достоверно выраженным. Вместе с тем показатели ЧСС во время выполнения предельной мышечной нагрузки, систематически тренирующихся школьников не отличаются от таковых у школьников с неограниченной двигательной активностью. Следовательно, более высокие показатели подвижности ЧСС у них достигаются главным образом уменьшением показателей ЧСС в покое.
Показатели УОК в покое у лиц школьного возраста, как мальчиков, так и девочек, по мере перехода из одной возрастной группы в другую увеличиваются. Увеличение более выражено в условиях систематических мышечных тренировок. Посколь-
18
№ 3 • 2014 Март | March
ку при выполнении мышечных нагрузок происходит увеличение УОК и вследствие его однонаправленных изменений как при нагрузке, так и в покое показатели подвижности УОК изменяются, но достоверности достигает разница только между данными школьников 17-18 и 6-7 лет. Показатели подвижности УОК у лиц школьного возраста, с усиленной двигательной активностью (как мальчиков, так и девочек) выражено достоверно больше, чем у детей неограниченной двигательной активностью.
Интегративный показатель насосной функции сердца - МОК - в большей степени зависит от УОК, в меньшей - от ЧСС. Как явствует из таблицы, показатель МОК у лиц школьного возраста, находившихся в условиях усиленной двигательной активности, в частности у мальчиков 6-7 лет, в покое составил 2,80±0,26 л/мин. С каждым возрастом величина МОК увеличивается и к 17-18 годам достигает 6,09±0,27 л/мин. Показатели МОК девочек в покое существенных различий с показателями МОК мальчиков не имеют. Во время выполнения мышечной нагрузки происходит резко выраженное увеличение показателей МОК. Как у мальчиков, так и у девочек в 6-7-летнем возрасте показатели МОК достигли уровня 26,7-26,8 л/мин. К 17-18 годам произошло увеличение МОК по сравнению с данными в покое. Подвижность МОК у мальчиков и девочек 6-7-летнего возраста, находившихся в условиях усиленной двигательной активности, была в пределах 24 л/мин. К 17-18 годам у тренирующихся мальчиков МОК достиг 29,68±1,43 л/мин, а у девочек 27,67±1,73 л/мин. Достоверных различий по показателям подвижности МОК юношей и девушек 17-18 лет нами не установлено. Таким образом, показатели подвижности МОК как у мальчиков, так и у девочек в процессе индивидуального развития увеличиваются, и это свидетельствует об увеличении функциональных резервных возможностей сердца.
Заключение. Нашими исследованиями установлено, что подвижность ЧСС как с возрастом, так и при мышечной тренировке увеличивается. В отличие от литературных данных (И. А. Аршав-ский, 1980) в нашем исследовании величина подвижности ЧСС обеспечивается ее изменениями в покое, а показатели ЧСС независимо от возраста и участия в тренировке во время выполнения предельной мышечной нагрузки сохраняются примерно на одном уровне. Показатели подвижности УОК, а также МОК с возрастом, а также в условиях мышечных тренировок увеличиваются. Выраженность этих изменений значительно меньше, чем ЧСС, ибо как в покое, так и во время выполнения мышечных нагрузок изменения подвижности УОК и МОК одно-направленны, то есть увеличиваются. Из-за более выраженного увеличения показателей УОК и МОК происходит увеличение подвижности этих показателей [1, 3, 6-9]. Изменения показателей ЧСС в покое и во время мышечной нагрузки разнонаправленны: в покое уменьшаются, а во время нагрузки резко увеличиваются. Это и обеспечивает высо-
кии уровень развития показателей подвижности ЧСС. Представляется, что изучение показателей подвижности ЧСС, УОК, а также МОК наряду с теоретическим значением имеет и практическое. Этим определяются резервные возможности насосной функции сердца, которая обеспечивает высокий уровень работоспособности организма.
Литература
1. Абзалов Н.И. Взаимосвязь насосной функции сердца и скоростной выносливости у спортсменов / Р.А. Абзалов, Р.Р. Абзалов, А.А. Гуляков, С.А. Дубынин // Теория и практика физ. культуры. - 2013. - № 2. - С. 31-34.
2. Абзалов Р.А. Изменение показателей насосной функции сердца у спортсменов и неспортсменов при выполнении мышечных нагрузок повышающейся мощности / Р.А. Абзалов, Р.Р. Нигматуллина // Теория и практика физ. культуры. - 1999.
- № 8. - С. 24-26, 39-40.
3. Абзалов Р.А. Развивающееся сердце и двигательный режим / Р.А. Абзалов, Ф.Г. Ситдиков. - Казань, 1998. - 95 с.
4. Абзалов Р.А. Регуляция функций сердца неполовозрелого организма при различных двигательных режимах: дис. ... докт. биол. наук / Р.А. Абзалов. - Казань, 1987. - 358 с.
5. Аршавский И.А. Физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития / И.А. Аршавский. - М.: Наука, 1982. - 270 с.
6. Бальсевич В.К. Онтокинезиология человека / В.К. Бальсевич.
- М.: Теория и практика физической культуры, 2000. - 275 с.
7. Ванюшин Ю.С. Особенности насосной функции сердца юношей и девушек при физических нагрузках малой мощности / Ю.С. Ванюшин, Н.Н. Шаяхметов, Р.Г. Ардеев // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 1. - С. 312-314.
8. Лубышева Л.И. Социология физической культуры и спорта: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Л.И. Лубышева. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательский центр «Академия», 2010. - 272 с.
9. Нигматуллина Р.Р. Насосная функция сердца развивающегося организма и ее регуляция при мышечных тренировках: дис. . докт. биол. наук / Р.Р. Нигматуллина. - Казань, 1999. - 455 с.
10. Фомин Н.А. Физиология человека: учеб. пособие для студентов фак. физ. культуры пед. институтов. - 2-е изд., перераб. / Н.А Фомин. - М.: Просвещение, 2002. - 351 с.
References
1. Abzalov, N.I. The relationship of heart pumping function and speed endurance in athletes / R.A. Abzalov, R.R. Abzalov, A.A. Gulyakov, S.A. Dubynin // Teoriya i praktika fizicheskoy kultury. - 2013. - № 2. - P. 31-34. (In Russian)
2. Abzalov, R.A. Changes in the indices of heart pumping function in athletes and non-athletes when performing graduated muscular loads / R.A. Abzalov, R.R. Nigmatullina // Teoriya i praktika fizicheskoy kultury. - 1999. - № 8. - P. 24-26, 39-40. (In Russian)
3. Abzalov, Ra. Developing heart and motor mode / R.A. Abzalov, F.G. Sitdikov. - Kazan, 1998. - 95 P. (In Russian)
4. Abzalov, R.A. Regulation of heart functions in an immature body at different motor modes: doctoral thesis (Biol.) / R.A. Abzalov. -Kazan, 1987. - 358 P. (In Russian)
5. Arshavsky, I.A. Physiological mechanisms and rules of individual development / I.A. Arshavsky. - Moscow: Nauka, 1982. - 270 P. (In Russian)
6. Balsevich, V.K. Human ontokinesiology / V.K. Balsevich. - Moscow: Teoriya i praktika fizicheskoy kultury, 2000. - 275 P. (In Russian)
7. Vanyushin, Yu.S. The features of heart pumping function in boys and girls at low-intensity physical loadings / Yu.S. Vanyushin, N.N. Shayakhmetov, R.G. Ardeev // Fundamental'nye issledovaniya. -2013. - № 1. - P. 312-314. (In Russian)
8. Lubysheva, L.I. Sociology of physical culture and sport: study guide for students of higher educ. institutions / L.I. Lubysheva. -3rd ed., rev. and suppl. - Moscow: Academia, 2010. - 272 P. (In Russian)
9. Nigmatullina, R.R. Heart pumping function of developing organism and its regulation in muscular training sessions: doctoral thesis (Biol.) / R.R. Nigmatullina. - Kazan, 1999. - 455 P. (In Russian)
10. Fomin, N.A. Human physiology: study guide for students of faculties of physical culture of teacher training institutes. - 2nd ed., rev. / N.A. Fomin. - Moscow: Prosveschenie, 2002. - 351 P. (In Russian)
Информация для связи с автором:
nailabzalov@mail.ru
Поступила в редакцию 8.11.2013 г.
