CC BY
19ПОКАЗАТЕЛИ МЫШЕЧНОЙ И СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОИ СИСТЕМ У ЛИЦ, ЗАНИМАЮЩИХСЯ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРОЙ И СПОРТОМ, в МОМЕНТ ОТКАЗА ОТ ИНТЕНСИВНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ
УДК/UDC 796.01:61
Поступила в редакцию 13.05.2015 г.
Информация для связи с автором: [email protected]
Член-корр. РАН, профессор Н.А. Фудин1 Кандидат биологических наук С.Я. Классина1 Кандидат биологических наук С.Н. Пигарева1 Профессор Ю.Е. Вагин2
1 НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина РАМН, Москва
2 Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава РФ, Москва
MUSCLE AND CARDIOVASCULAR iNDiCATORS iN PERSONS ENGAGED iN PHYSICAL CULTURE AND SPORT AT THE TIME OF FAILURE TO PERFORM STRENUOUS EXERCiSE
Corresponding member of RAS, Professor N.A. Fudin1 Ph.D. S.Yu. Klassina1 Ph.D. S.N. Pigareva1 Professor Yu.E. Vagin2
1 P.K. Anokhin Research Institute of Normal Physiology, Moscow
2 I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Moscow
□
и
га у
г.
ч—
. О OJ
■ -О
с
га
^
О (U .с Н
Аннотация
Целью исследования было изучение показателей мышечной и сердечно-сосудистой систем в момент отказа от выполнения интенсивной физической нагрузки. Показано, что в момент отказа у испытуемых резко усиливались симпатические влияния на сердце, при этом повышались гемодинамические показатели и отмечались изменения в ЭКГ и ЭМГ. Все это является отражением функциональных изменений, возникающих в момент предельной физической нагрузки. Проведенное исследование выявило, что интенсивная физическая нагрузка в работе до отказа вызывает у испытуемых выраженное усиление симпатических влияний, сопровождающихся повышением АДС, УОК, МОК и ЧСС. При этом повышается генерация импульсов в синусовом узле сердца, а на ЭКГ резко увеличивается Р-зубец, замедляется внутрижелу-дочковое проведение импульсов, углубляются зубец Q и зубец S вследствие нарастания двигательной гипоксии. При этом снижается зубец Т, отражающий усиление симпатических влияний на сердце. Снижение Аср на фоне стабилизации числа турнов на ЭМГ свидетельствует в пользу мышечного утомления. Следует подчеркнуть, что в момент отказа от выполнения физической нагрузки изменения зубцов P, Q, T и сегмента QRS выходят на уровень предельной компенсации, однако уже после 6-минутного восстановления все они возвращаются к норме. Результаты данного исследования могут быть положены в основу разработки индивидуальных критериев оценки физиологических возможностей спортсменов, а следовательно, позволят правильно спланировать их тренировочную и соревновательную деятельность.
Ключевые слова: спорт, предельная физическая нагрузка, отказ от предельной физической нагрузки, выносливость.
Annotation
The purpose of the present research was to study the indicators of muscular and cardiovascular systems at the time of failure to perform strenuous exercise. It is shown that the sympathetic influence on the heart sharply increased in the subjects at the time of failure, along with an increase of the hemodynamic characteristics and ECG and EMG changes. All this is testifies to the functional changes that occur at the time of endurance exercise. It has been established that strenuous exercise to failure causes a pronounced increase of the sympathetic effect in the subjects, accompanied by an increase in systolic blood pressure, stroke volume, cardiac output and heart rate. This is accompanied by an increase of the impulse generation in the sinus node of the heart and sharp increase of R wave in the ECG, slowing of the intraventricular conduction of impulses and deepening of Q and S waves caused by the rise of motor hypoxia. The T wave, showing the increase of the sympathetic effects on the heart, is reduced. Reduced average amplitude against the background of stabilization of the number of turns in the EMG indicates of muscle fatigue. It should be stressed that at the time of failure to perform an exercise the changes of P, Q, T waves and the QRS segment reach the level of the marginal compensation, but after 6 minutes of recovery they return to normal. The findings can be the ground for the development of the individual evaluation criteria of physiological capabilities of athletes and, consequently, contribute to to planning their training and competitive activities.
Keywords: sports, endurance exercise, exercise to failure, endurance.
Введение. Интенсивная физическая нагрузка только тогда способствует физическому совершенствованию спортсмена, когда она оптимальна для его организма. Чрезмерные (или предельные) физические нагрузки неблагоприятны для спортсмена, поскольку могут стать причиной срыва адаптации.
Цель исследования - изучение гемодинамических показателей, показателей ЭКГ и ЭМГ спортсменов в момент отказа от выполнения интенсивной физической нагрузки.
Методика и организация исследования. В обследовании приняли участие 25 лиц мужского пола в возрасте 18-19 лет, занимающихся физической культурой и спортом. Каждому из них
предлагалась возрастающая по интенсивности ступенчато дозированная физическая нагрузка на велоэргометре в работе до отказа. При этом испытуемые пребывали в следующих состояниях: «фон» (2,5 мин); «разминка-60 Вт» (2 мин); «возрастающая по интенсивности этапно-дозированная физическая нагрузка с шагом 20 Вт (от 60 Вт до 120 Вт)» на фоне постоянной скорости вращения педалей - 7 км/ч (по 1 мин для каждой ступени нагрузки); физическая нагрузка на ступени мощностью 140 Вт в работе до отказа на фоне постоянной скорости вращения педалей - 7 км/ч; «восстановление» (6 мин).
Для нагрузочного тестирования был использован велоэр-гометр «Sports Art 5005», а само тестирование проводилось под контролем ЭКГ и ЭМГ. Регистрировали суммарную ЭМГ с четырехглавой мышцы правого бедра с последующим анализом средней амплитуды (Аср, мВ) и количества турнов [1, 3]. ЭКГ регистрировали в I стандартном отведении и отведении «V5». Оценивали частоту сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин), величины зубцов и сегментов ЭКГ Рассчитывали вегетативный индекс Кердо (ВИК, %), ударный объем крови (УОК, мл), минутный объем кровотока (МОК, л/мин) [1].
Для регистрации скорости вращения педалей был использован прибор «SIGMA - bc-509» (Germany). АД измеряли в фоне, в момент отказа от физической работы и после 6-минутного восстановления. Уровень субъективного самочувствия оценивали в пятибалльной шкале.
Полученный материал статистически обрабатывали с использованием непараметрических критериев.
Результаты исследования и их обсуждение. В момент отказа от физической работы организм испытуемых оказывался на «пределе» физиологических возможностей, и это позволяло расценивать их функциональное состояние как предельное, отраженное в значениях показателей физиологических функций. Отмечено выраженное усиление симпатических влияний на сердце (с 13,1±2,6 до 58,4±2,4 %, p<0,05), в пользу чего свидетельствовали рост ВИК, повышение АДС с 122,6±2,2 до 150,7±3,9 мм рт. ст. (p<0,05) и тенденция к повышению АДД. Существенно повысились УОК - с 69,7± 2,1 до 82,2±5,1 мл (p<0,05) и МОК - с 5,9±0,2 до 14,8±1,1 л/ мин (p<0,05). Известно, что при физической работе МОК отражает интенсивность потребления кислорода тканями, а его максимум позволяет судить о функциональном резерве кардиореспираторной системы спортсмена [1]. Отсюда следует, что интенсивная физическая нагрузка в работе до отказа обусловила более чем двукратное повышение МОК - 14,8 ±1,1 л/мин, который и определяет уровень предельных возможностей наблюдаемых лиц. Заметим, что после восстановления показатель ВИК и гемодинамические показатели возвращались к фоновым значениям.
Анализ зубцов и сегментов ЭКГ выявил, что в момент отказа от выполнения физической работы на фоне резкого усиления симпатических влияний на сердце отмечались рост ЧСС с 85,1±2,07 до 173,4±3,1 уд/мин (p<0,05) и увеличение зубца Р с 0,1±0,01 до 0,8±0,21 мВ (p<0,05). Увеличение длительности комплекса QRS с 92,1±2,74 до 182,0±9,78 мс (p<0,05) свидетельствовало в пользу замедления внутри-желудочкового проведения. Зубец Q, отражая деполяризацию межжелудочковой перегородки, в момент отказа от работы углублялся с -0,1±0,01 до -0,3±0,05 мВ (p<0,05), что, вероятно, обусловлено ростом дефицита кислородного обеспечения миокарда. При этои амплитуда зубца R имела тенденцию к снижению с 2,0±0,1 до 1,6±0,17 мВ, а углубление зубца S с -0,5±0,07 до -0,9±0,11 мВ (p<0,05) и тенденция к снижению зубца R, вероятно, отражают изменение электрической оси сердца [4]. Снижение амплитуды зубца Т с 0,5±0,04 до 0,1±0,1 мВ (p<0,05) может расцениваться как резкое усиление симпатических влияний на сердце [5].
К 6-й мин восстановления зубец Т практически возвращался к фону. Таким образом, в момент отказа от выполнения предельной физической работы у испытуемых резко активируется гемодинамика, усиливаются симпатические влияния на сердце, меняется ЭКГ.
На рис. 1 представлены средние значения сдвигов параметров ЭКГ по отношению к фону в момент отказа от предельной физической работы. Видно, что в момент отказа отмечены значимые изменения практически всех зубцов и сегментов ЭКГ (р<0,05), однако только величины зубцов Р, Q, Т и сегмента QRS «выходят» за границу физиологической нормы. Вероятно, уровень симпатических влияний на сердце был столь велик, что ЧСС и соответственно частота импульсации синусового узла, приближались к максимуму, а зубец Т резко снизился.
Известно, что возможности синусового узла у человека ограниченны, а его функционирование находится под жестким контролем регуляторных систем организма. Другим «контролером» бесперебойной работы сердца является механизм замедления внутрижелудочковой проводимости, работа которого отражается в длительности сегмента QRS. Обобщая сказанное, следует отметить, что при работе до отказа предикторами предельной физической нагрузки со стороны сердечно-сосудистой системы являются высокий уровень ЧСС, выход за физиологические диапазоны нормы зубцов Р, Q, Т и сегмента QRS, превышение фонового уровня МОК в 2-3 раза. Следует подчеркнуть, что у испытуемых уже после 6-минутного восстановления величины зубцов Q и Т вернулись в диапазон нормы, в то время как ЧСС, Р и сегмент QRS проявили лишь тенденцию к возврату. Все это позволяет говорить о функциональных изменениях в миокарде, возникающих в момент предельной физической нагрузки.
В момент отказа от физической нагрузки параллельно отмечаются изменения на ЭМГ На рис. 2 представлена динамика роста числа турнов (а) и средней амплитуды (Аср, мВ) ЭМГ на каждой из ступеней нагрузки. Видно, что на ступени отказа (140 Вт) прекращается рост числа турнов ЭМГ, обусловленный снижением частоты импульсации альфа-мотонейронов. При этом средняя амплитуда ЭМГ также имеет тенденцию к снижению, что ухудшает сократительную способность мышц и ведет к снижению мышечного усилия. Вероятно, все это позволяет говорить о мышечном утомлении в момент отказа от физической нагрузки. При этом испытуемые отмечают мышечную усталость в ногах, сопровождающуюся значимым снижением субъективного показателя самочувствия с 4,6±0,1 до 3,8±0,2 балла (р<0,05). Все это свидетельствует в пользу достижения испытуемыми уровня своих предельных физиологических возможностей.
1000 800
600
400
* 200
0 -200 -400
-600
-800
п
QRS
"Щ" —*—
ST
Рис. 1. Средние значения сдвигов параметров ЭКГ по отношению к фону (%) в момент отказа от физической нагрузки. Обозначения:
* - в момент отказа показатель выходит за границы нормы
№ 11 • 2015 Ноябрь | November http://www.teoriya.ru
Число турнов
2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600
60
80 100
а
А ср, мВ
120
140 N, Вт
1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1Д
60
80
100
120
140 N, Вт
Рис. 2. Средние значения числа турнов (а) и средней амплитуды ЭМГ (Аср, мВ) четырехглавой мышцы правого бедра (б) по мере повышения мощности нагрузки (N, Вт) на велоэргометре, вплоть до ступени отказа (140 Вт). Обозначения: * - р<0,05 по отношению к фону
Вывод. Проведенное исследование выявило, что интенсивная физическая нагрузка в работе до отказа вызывает у испытуемых выраженное усиление симпатических влияний, сопровождающихся повышением АДС, УОК, МОК и ЧСС. При этом повышается генерация импульсов в синусовом узле сердца, а на ЭКГ резко увеличивается Р-зубец, замедляется внутри-желудочковое проведение импульсов, углубляются зубец Q
и зубец S вследствие нарастания двигательной гипоксии. При этом снижается зубец Т, отражающий усиление симпатических влияний на сердце. Снижение Аср на фоне стабилизации числа турнов на ЭМГ свидетельствует о мышечном утомлении. Следует подчеркнуть, что в момент отказа от выполнения физической нагрузки изменения зубцов P, Q, T и сегмента QRS выходят на уровень предельной компенсации, однако уже после 6-минутного восстановления все они возвращаются к норме.
Таким образом, сказанное подтверждает актуальность проведенного исследования, направленного на выявление комплекса прогностических показателей предельных физических нагрузок у лиц, занимающихся физической культурой и спортом. Результаты данного исследования могут быть положены в основу разработки индивидуальных критериев оценки физиологических возможностей спортсменов, а следовательно, позволят правильно спланировать их тренировочную и соревновательную деятельность.
Литература
1. Карпман В.Л. Динамика кровообращения у спортсменов / В.Л Карпман, Б.Г. Любина. - М: Физическая культура и спорт, 1982.
- 135 с.
2. Команцев В.Н. Методические основы клинической электроней-ромиографии / В.Н. Команцев. - СПб., 2001. - 350 с.
3. Прянишникова О.А. Спортивная электронейромиография / О.А. Прянишникова, Р.М. Городничев, Л.Р. Городничева., А.В. Ткачен-ко // Теория и практика физ. культуры. - 2005. - № 9. - С. 6.
4. Руководство по кардиологии: практическое пособие / Под ред. В.Н. Коваленко - Киев: Морион, 2008. - 1424 с.
5. Судаков К.В. Вегетативные реакции человека при разных режимах теплохолодовых воздействий в условиях сауны / К.В. Судаков, В.В. Синичкин, А.А Хасанов // Физиология человека. - 1987.
- Т. 13. - № 1. - C. 113-119.
References
1. Karpman, V.L. Dinamika krovoobrashcheniya u sportsmenov (Blood flow dynamics in athletes) / V.L Karpman, B.G. Lyubina. - Moscow: Fizkul'tura i sport, 1982. - 135 P.
2. Komantsev, V.N. Metodicheskie osnovy klinicheskoy elektroneyromiografii (Methodical bases of clinical electroneuro-myography) / V.N. Komantsev. - St. Petersburg., 2001. - 350 P.
3. Pryanishnikova, O.A. Sportivnaya elektroneyromiografiya (Sport electroneuromyography) / O.A. Pryanishnikova, R.M. Gorodnichev, L.R. Gorodnicheva., A.V. Tkachenko // Teoriya i praktika fizicheskoy kul'tury. - 2005. - № 9. - P. 6.
4. Rukovodstvo po kardiologii: prakticheskoe posobie (Cardiological guide: practical guide) / Ed. by V.N. Kovalenko - Kiev: Morion, 2008. - 1424 P.
5. Sudakov, K.V. Vegetativnye reaktsii cheloveka pri raznykh rezhimakh teplokholodovykh vozdeystviy v usloviyakh sauny (Vegetative human responses to different modes of hot-cold actions in sauna conditions) / K.V. Sudakov, V.V. Sinichkin, A.A Khasanov // Fiziologiya cheloveka.
- 1987. - V. 13. - № 1. - P. 113-119.
□
и
га у
г.
ч—
. О 0J
■ -О
с
га
^
О (U .с Н
ПОЗДРАВЛЕНИЕ
Глубокоуважаемая Людмила Ивановна, редколлегия, сотрудники и читатели журнала «Теория и практика физической культуры»!
Коллектив Института физической культуры Тюменского государственного университета от всего сердца поздравляет Вас с весьма внушительным событием - 90-летием со дня основания журнала! На протяжении этого времени Ваш журнал был и остается эталоном преданности спортивной науке, его всегда отличали высокий научный уровень и направленность на решение сложных задач. Живая полемика, новизна идей, «созвездие» ярких авторов обеспечивают популярность издания.
В споре авторов - выдающихся ученых разных научных школ на страницах «Теории и практики физической культуры» - рождаются истины, которые обогащают спортивную науку и дают инструментарий для эффективного реше-
ния наиболее актуальных практических задач. Это делает журнал важным каналом передачи современных инноваций в образовательную среду, способствует включению преподавателей, аспирантов, магистрантов и студентов в контекст современной исследовательской повестки дня.
Высокие наукометрические показатели журнала - результат огромного труда яркого творческого коллектива. В связи с торжественной датой позвольте пожелать всему коллективу редакции «Теория и практика физической культуры» здоровья, счастья, творческой энергии, интересных публикаций, заинтересованной и благодарной аудитории!
И.о. директора Института физической культуры Тюменского государственного университета
Колунин Евгений Тимофеевич
