CC BY
6УДК: 796.9
_ _ _ _ _ __
ПРОБЛЕМЫ ЗАНЯТИИ
зимними вилами спорта в связи с компенсаторно-приспособительными, возрастными и связанными с полом перестройками в системе внешнего дыхания школьников Югры
Кандидат биологических наук, профессор В.А. Вишневский Магистрантка К.С. Кривченкова
Сургутский государственный университет ХМАО-Югры, Сургут
THE PROBLEMS OF WINTER SPORTS OCCUPATIONS DUE TO COMPENSATORY-ADAPTIVE, AGE- AND GENDER-RELATED REORGANIZATIONS IN EXTERNAL RESPIRATORY SYSTEM OF UGRA SCHOOLCHILDREN V.A. Vishnevsky, professor, Ph.D. K.S. Krivchenkova, postgraduate Surgut state university of KhMAR-Ugra, Surgut
Key words: physical loads and adaptation to northern conditions, external respiratory system, school phases of ontogenesis. Winter sports are being actively developed in Ugra. Meanwhile, the natural climatic characteristics of the region seriously influence the mechanisms of adaptation to physical loads in these conditions. The ideas of stress-limiting body systems and the cross effects of adaptation to different stress factors can lay the basis of their interpretation. With the active warm-blooded life, the main factors limiting the body's tolerance to extreme environmental factors are matching oxygen and energy consumption by the body and the efficiency of performance of the systems that provide gas exchange. The purpose of the study was to analyze the problems of adaptive- compensatory changes in the system of external respiration of schoolchildren in Ugra. The findings indicate to the presence of the features of formational of the evolution conformable ecological type in schoolchildren of the northern areas of Ugra, which is expressed in the form of increased chest circumference and vital capacity in response to a decrease in temperature of the inhaled air. The identified age and gender-related features of the increase of the airways resistance to air flow, preconditioning obstructive disorders of the bronchial apparatus should be taken into account when organizing the training process in winter sports. This applies particularly to girls of middle and senior school ages and migrant children.
Ключевые слова: физические нагрузки и адаптация к условиям Севера, система внешнего дыхания, школьные этапы онтогенеза.
Актуальность. Югра активно развивает зимние виды спорта. Имена выпускников СурГУ: триумфатора «Тур де Ски» А. Г. Легко-ва, победителя Всемирной Универсиады С. А. Турышева, участницы Олимпийских игр Е. Л. Турышевой, победителя этапов Кубка мира по биатлону А. А. Волкова - известны далеко за пределами округа и России. Между тем природно-климатические особенности региона накладывают серьезный отпечаток на механизмы адаптации к физическим нагрузкам в этих условиях. В основу их понимания могут быть положены представления о стресс-лимитирующих системах организма и перекрестных эффектах приспособления к различным стрессовым факторам [7]. При активной жизнедеятельности теплокровных, основными факторами, лимитирующими толерантность организма к экстремальным факторам среды, являются соответствие потребления кислорода энерготратам организма и эффективность функционирования систем, обеспечивающих газообмен. При дыхании человека в условиях холода охлаждение слизистой носоглотки и бронхов запускает рефлекторные механизмы поверхностного и частого дыхания («северная одышка») [1], а также ларингоспазма. Данный рефлекс направлен на уменьшение теплопотери через дыхательные пути, которая даже в покое может составлять 30-50% от общей теплопродукции. Однако при длительной напряженной физической активности на холоде, неизбежно требующей значительного увеличения минутного объема дыхания, защитный рефлекс бронхоспазма снимается и развивается прямое холодовое повреждение ткани легких по типу пневмопатии (потеря влаги и утолщение слизистого и подслизистого слоев бронхов, гипертрофия гладких мышц, десквамация базального эпителия бронхов, ги-дропическая дистрофия и деструкция альвеолоцитов,
гиперэластоз и эндосклероз сосудов). Повреждение покровного эпителия альвеол служит дополнительными воротами для проникновения вирусных и бактериальных агентов.
Кроме холода ведущими факторами негативного влияния северного климата на бронхопульмональ-ную систему являются дефицит витаминов группы В, резкие непериодические изменения погоды с перепадами атмосферного давления, сильные ветры. Сургутские врачи В. Н. Катюхин и др. [6] установили, что наибольшее количество острых пневмоний наблюдается в периоды низкой температуры и высокого весового содержания кислорода в атмосферном воздухе. Во второй половине февраля степень такой взаимосвязи достигает 0,91 при p<0,001. Высказывается предположение о важной патогенетической роли пневмотропных бактерий-аэробов, усиливающих свою активность под влиянием высокой концентрации кислорода. Известно, что повышенное содержание кислорода в атмосферном воздухе и гипероксическое состояние организма вызывают снижение адаптационных возможностей и даже токсическое воздействие на организм. В северных условиях происходит мощное увеличение свободнорадикальных групп не только при развитии воспаления, но и при нарушении адаптации.
Таким образом, тренировка в зимних видах спорта в условиях Югры в холодное время года осложняется низкой температурой вдыхаемого воздуха, а в летние месяцы, когда закладывается аэробная база, - низким содержанием кислорода в атмосфере.
Цель исследования - анализ проблем адаптационно-компенсаторных перестроек в системе внешнего дыхания детей школьного возраста в условиях Югры.
Организация и методы исследования. Исследование выполнено в рамках окружного мониторинга здоровья, физического развития и физической подготовленности школьников Югры [4, 5]. Показатели внешнего дыхания оценивали с помощью спирометра «Micro Medical» при использовании теста «Лучшая петля Поток/Объем». Рассчитывали следующие основные показатели: окружность грудной клетки (ОГК); жизненную емкость легких (VC); объем форсированного выдоха за 0,75 с (FEV.75); объем форсированного выдоха за 1 с (FEV.1); форсированную жизненную емкость легких (FVC); пиковый экспираторный поток (PEF); максимальную произвольную вентиляцию лег-
ких (MVV); объем форсированного вдоха за 1 с (FIV1); форсированную жизненную емкость легких вдоха (FIVC); пиковый инспираторный поток (PIF); форсированное экспираторное время (FET). Районирование территории по климатическим характеристикам осуществлялось по С. В. Соколову [8] с выделением пяти районов: Северного, Зауральского, Западного, Центрального, Южного.
Результаты исследования и их обсуждение. Развитие системы внешнего дыхания происходит в соответствии с основными положениями теории систе-могенеза П. К. Анохина: на каждой стадии развития ребенка его дыхательная система функционально полноценна для его возраста и соответствует условиям среды обитания; возрастные изменения функции внешнего дыхания происходят неравномерно и гете-рохронно. В младшем школьном возрасте ОГК у мальчиков больше, чем у девочек. Более раннее половое созревание девочек к 12-13 годам нивелирует эту разницу, а с началом активного пубертатного периода у мальчиков они вновь занимают лидирующее положение (табл. 1). Наиболее интенсивный прирост ОГК у мальчиков происходит с 12 до 15 лет, а у девочек -с 9 до 13-14 лет. После 16 лет увеличение данного показателя у девочек прекращается.
Для ОГК и жизненной емкости легких характерна общая тенденция к увеличению показателя с юга на север региона (табл. 2).
Для Северного района это можно рассматривать как проявление компенсаторной реакции на низкую температуру вдыхаемого воздуха. В свое время А. А. Важениным [3] было показано, что структура тела детей коренных жителей Тюменского Севера характеризуется сравнительно меньшими габаритными размерами, хорошо выраженными поперечными размерами тела и развитой грудной клеткой. Таким образом, формируется эволюционно-целесообразный экологический тип.
Важную информацию о функциональных возможностях системы внешнего дыхания на различных этапах онтогенеза дает исследование проходимости дыхательных путей. Обычно сопротивление дыхательных путей обратно пропорционально объему легких. Однако если легочные объемы меняются непропорционально объему дыхательных путей, то это отношение может нарушаться. К примеру, в исследовании О. А. Анциферовой и А. Б. Гудкова [2] выявлено, что
Таблица 1. Окружность грудной клетки у школьников Югры по результатам окружного мониторинга, см
Возраст, лет Мальчики, юноши Девочки, девушки
n M±c Cv n M±c Cv
7 2836 60.90±4.37 7.17 2807 59.62±4.49 7.52
8 3385 63.47±5.11*** 8.05 3054 62.01±5.47*** 8.82
9 3466 65.78±5.91*** 8.98 3414 64.36±6.12*** 9.50
10 3488 68.45±6.48*** 9.47 3222 67.36±6.99*** 10.38
11 3456 70.96±7.07*** 9.95 3235 70.47±7.55*** 10.72
12 3454 73.77±7.35*** 9.96 3413 73.81±8.15*** 11.04
13 3521 76.84±7.73*** 10.06 3330 77.06±7.92*** 10.28
14 3260 80.38±7.65*** 9.52 3333 79.48±7.76*** 9.76
15 3362 84.20±7.65*** 9.09 3414 81.53±7.96*** 9.77
16 2554 86.29±7.90*** 9.15 3083 82.35±7.80*** 9.47
17 1020 87.35±7.60*** 8.70 1292 82.21±8.23 10.01
Примечание. *** - достоверные отличия по сравнению с предыдущей возрастной группой при р < 0,001.
Таблица 2. Процент детей с различными показателями окружности грудной клетки в зависимости от климатических характеристик районов ХМАО-Югры
Климатические районы ХМАО-Югры Мальчики Девочки
п Низкая Средняя Высокая п Низкая Средняя Высокая
Северный 1895 19.9 55.5 24.5 1806 14.0 59.2 26.8
Зауральский 322 19.3 59.3 21.4 308 12.0 58.8 29.2
Западный 5950 23.8 53.8 22.4 5919 22.3 51.3 26.5
Центральный 37297 26.1 52.5 21.4 37070 28.0 49.5 22.5
Южный 560 32.7 51.1 16.3 557 28.4 51.5 20.1
у детей на Европейском Севере наблюдается снижение проходимости дыхательных путей. Однако эти данные получены на детях узкого возрастного диапазона (11-14 лет) и на отличающейся от ХМАО-Югры территории. В связи с этим приводим результаты нашего исследования, выполненные в рамках методики «Лучшая петля Поток/Объем» на базе школ № 39 и 26 г. Сургута (табл. 3).
Известно, что форсированные объемы легких ограничиваются в основном увеличением сопротивления в дыхательных путях. Результаты изучения динамики объема форсированного выдоха за 0,75 и 1 с позволяют сделать два вывода. Во-первых, изменения данных показателей носят циклический характер с периодом в 1-2 года, хотя ОГК и жизненная емкость легких ежегодно достоверно увеличиваются до 16 лет. Это может быть объяснено тем, что в период активного роста тела в длину удлинение бронхиального дерева преобладает над его расширением. В результате этого снижение динамического сопротивления дыхательных путей замедляется. Затем происходит активное расширение бронхиального дерева и соотношение между объемом и сопротивлением восстанавливается. Вторая особенность связана с различиями возрастной динамики анализируемых показателей у мальчиков и девочек. У мальчиков и юношей объем форсированного выдоха за 0,75 и 1 с увеличивается вплоть до 16 лет и совпадает с динамикой увеличения ОГК и жизненной емкости легких. Наиболее активно эти показатели увеличиваются в 13-14 лет, когда значительные гормональные перестройки, усиление обменных процессов, повышение энергетических затрат организма стимулируют развитие дыхательной функции легких. Что касается девочек и девушек, то активное
увеличение РЕУ.75 и РЕУ.1 у них продолжается только до 13 лет. И это не может быть объяснено только более ранним половым созреванием и другим гормональным фоном, так как увеличение ОГК и жизненной емкости легких продолжается до 16 лет. Это свидетельствует об увеличении бронхиального сопротивления воздушному потоку у девушек Югры в возрасте 14-17 лет, что может создавать предпосылки к обструктивным нарушениям бронхиального дерева.
Особый интерес представляет сравнительный анализ параметров внешнего дыхания у школьников, постоянно проживающих в Югре, и детей-мигрантов. Его результаты свидетельствуют, что подростки, постоянно проживающие в г. Сургуте, по сравнению с пришлыми сверстниками имеют большую длину и массу тела, ОКГ и ряд параметров внешнего дыхания (табл. 4). Отчасти это можно объяснить конституциональными особенностями детей-мигрантов, которые прибывают в г. Сургут в основном из бывших южных республик СССР. Однако, учитывая, что ОГК у подростков-мигрантов составляет 96,4 % от их сверстников, постоянно проживающих в г. Сургуте, а объемы форсированного выдоха за 0,75 и 1 с соответственно 85,6 и 86,8 %, можно говорить о более значительном увеличении бронхиального сопротивления воздушному потоку у школьников-мигрантов по сравнению с их более адаптированными к условиям Югры сверстниками.
Анализ возрастной динамики развития системы с помощью метода многомерных фазовых пространств свидетельствует, что выраженное увеличение объема 7-мерного параллелепипеда, содержащего квазиаттрактор поведения вектора внешнего дыхания, наблюдается с 10-11 лет у девочек и с 14 лет у мальчиков
Таблица 3. Динамика объема форсированного выдоха за 0,75 с (FEV75) и за 1 с (FEV.1) у учащихся школ № 39 и 26 г. Сургута (л/с)
Возраст, лет Мальчики, юноши Девочки, девушки
N FEV.75 FEV.1 ^±о) п FEV.75 FEV.1 ^±о)
7 38 1.03±0.28 1.24±0.31 24 0.97±0.59 1.04±0.31
8 40 1.28±0.31*** 1.48±0.32** 35 1.14±0.29 1.35±0.32***
9 43 1.38±0.31 1.61±0.30 39 1.29±0.33* 1.52±0.40*
10 35 1.49±0.39 1.76±0.42 33 1.35±0.31 1.59±0.32
11 45 1.93±0.44*** 2.18±0.50*** 34 1.71±0.42*** 1.93±0.47**
12 34 1.95±0.43 2.23±0.45 28 1.80±0.34 2.04±0.38
13 45 2.41±0.61*** 2.72±0.66*** 28 2.15±0.39** 2.34±0.41**
14 28 2.94±0.67** 3.31±0.74** 23 2.04±0.44 2.27±0.47
15 28 2.83±0.50 3.27±0.54 36 2.16±0.56 2.38±0.68
16 34 3.17±0.64* 3.58±0.74* 26 2.15±0.54 2.43±0.55
17 42 2.96±0.62 3.36±0.65 24 2.44±0.59 2.60±0.61
Примечание. р < 0,05.
■ достоверные отличия по сравнению с предыдущей возрастной группой при р < 0,001; ** - при р < 0,01; * - при
Таблица 4. Сравнительный анализ показателей внешнего дыхания у подростков, постоянно проживающих в г. Сургуте, и подростков-мигрантов
Показатель Мальчики - коренные жители M±c n Мальчики-мигранты M±c n Критерий различий Достоверность различий, H
Возраст, лет 13.4±1.1 77 13.2±1.1 30 >0.05
Окружность грудной клетки, см 80.0±7.7 76 77.1±6.0 32 t = 2.1 < 0.05
FEV.75, л/с 2.50±0.66 77 2.14±0.66 30 t = 2.5 < 0.05
FEV.1, л/с 2.84±0.70 77 2.38±0.73 30 t = 2.9 < 0.01
FVC, л 3.09±0.72 77 2.53±0.78 30 t = 3.3 < 0.01
MVV, л/мин 107±26 77 89±27 30 t = 2.9 < 0.01
FIVI, л/с 2.00±0.66 77 1.64±0.54 30 t = 2.8 < 0.05
FIVC, л 2.39±0.64 77 1.84±0.52 30 t = 4.5 < 0.001
PIF, л/мин 154±52 77 132±42 30 t = 2.2 < 0.05
£ л а
а
' "О
с га
О (U ■С
I—
и, таким образом, совпадает с периодом наиболее активного увеличения бронхиального сопротивления (рис. 1). При этом наиболее значительные разбросы в стохастических и хаотических параметрах по показателям асимметрии наблюдаются в 12 и 15 лет (рис. 2).
Заключение. Результаты исследования свидетельствуют о наличии у школьников северных районов Югры признаков формирования эволюционноце-лесообразного экологического типа, выражающегося в виде увеличения ОГК и ЖЕЛ в ответ на понижение температуры вдыхаемого воздуха. Выявленные возрастные и связанные с полом особенности увеличения бронхиального сопротивления воздушному потоку, создающие предпосылки для обструктивных нарушений бронхиального дерева, должны учитываться при организации учебно-тренировочного процесса в зимних видах спорта. В особенности это касается девочек среднего и старшего школьных возрастов и детей-мигрантов.
Литература
1. Авцин А.П. Патология человека на Севере /А.П. Авцин, А.А. Жаворонков, А.Г. Марачев. - М.: Медицина, 1985. - 416 с.
2. Анциферова О.А. Функциональные возможности и способности аппарата внешнего дыхания у детей-северян школьного возраста / О.А. Анциферова, А.Б. Гудков // Материалы Все-рос. конф. с междунар. участием «Проблемы экологии человека». - Архангельск, 2000. - С. 3.
3. ВаженинА.А. Физическое развитие и функциональное состояние организма детей 8-11 лет отдельных этнических групп Тюменского Севера: автореф. дис. ... канд. мед. наук / А.А. Важенин. - Тюмень, 2002. - 23 с.
4. Вишневский В.А. Организационные и научные аспекты практико-ориентированного мониторинга физического здоровья, развития и подготовленности учащихся ХМАО-Югры / В.А. Вишневский, В.В. Апокин, С.И. Логинов // Здоровьесбе-регающее образование. - 2010. - № 8. - С. 105-110.
5. Вишневский В.А. Системный анализ состояния организма детей на этапах школьного онтогенеза / В.А. Вишневский, В.В. Апокин, Д.В. Сердюков, А.А. Варин, Д.Г. Жеребцов. - М.: НИЦ «Теория и практика физической культуры и спорта», 2010. - 367 с.
6. Катюхин В.Н. Острая пневмония на Севере / В.Н. Катюхин, В.А. Карпин, Т.В. Зуевская. - Сургут: Дефис, 2002. - 172 с.
7. Меерсон Ф.З. Адаптационная медицина: концепция долговременной адаптации / Ф.З. Меерсон. - М.: Дело, 1993. - 136 с.
8. Соколов С.В. Разработка системы комплексного территориального экологического мониторинга (на примере г. Сургута): автореф. дис. ... канд. пед. наук / С.В. Соколов. - М., 2002. - 22 с.
References
1. Avtsin, A.P. The pathology of man in the North / A.P. Avtsin, A.A. Zhavoronkov, A.G. Marachev. - Moscow: Meditsina, 1985. - 416 P. (In Russian)
2. Antsiferova, O.A. Functionalities and abilities of the apparatus of external respiration in northern schoolchildren / O.A. Antsiferova, A.B. Gudkov // Proceedings of the All-Russian conference with
- Объем аттракгорау мальчиков-"— Объем аттракторау двочек
/
^ /
/
100000000 - s"
0
8 лет 9 лет 10 лет 11 лет 12 лет 13 лет 14 лет 15 лет 16 лет 17 лет
Рис. 1. Динамика объема квазиаттрактора вектора внешнего дыхания учащихся на этапах школьного онтогенеза (FEV.1, FVC, PEF, MVV, FIVI, FIVC, PIF, V value, у. е. - объем подпространства)
—о— Показатель асимметрии у мальчиков —■— Показатель асимметрии у девочек
100,00
8лет 9лет 10лет 11 лет 12лет 13лет 14лет 15лет 16лет 17лет
Рис. 2. Динамика показателя асимметрии (у. е.) вектора внешнего дыхания на различных этапах школьного онтогенеза.
international participation «Problems of Human Ecology». -Arkhangelsk, 2000. - P. 3. (In Russian)
3. Vazhenin, A.A. Physical development and functional status of 8-11 year-olds from sible ethnic groups of Tyumen North: abstract of Ph.D. thesis / A.A. Vazhenin. - Tyumen, 2002. - 23 P. (In Russian)
4. Vishnevsky, V.A. Organizational and scientific aspects of the practice-oriented monitoring of physical health, development and fitness of students of KhMAR-Yugra / V.A. Vishnevsky, V.V. Apokin, S.I. Loginov // School health education. - 2010. - № 8. -P. 105-110 . (In Russian)
5. Vishnevsky, V.A. System analysis of the body of schoolchildren at phases of ontogenesis / V.A. Vishnevsky, V.V. Apokin, D.V. Serdyukov, A.A. Varin, D.G. Zherebtsov. - Moscow: Teoriya i praktika fizicheskoy kultury i sporta, 2010. - P. 367 (In Russian)
6. Katyuhin, V.N. Acute pneumonia in the North / V.N. Katyukhin, V.A. Karpin, T.V. Zuev. - Surgut: Defis, 2002. - P. 172 (In Russian)
7. Meerson, F.Z. Adaptation medicine: the concept of long-term adaptation / F.Z. Meerson. - Moscow: Delo, 1993. - P. 136 (In Russian)
8. Sokolov, S.V. Elaboration of the system of integrated territorial ecological monitoring (case study of Surgut): abstract of Ph.D. thesis. / S.V. Sokolov. - Moscow, 2002. - 22 P. (In Russian)
Информация для связи с автором:
apokin_vv@mail.ru
Поступила в редакцию 30.09.2013 г.
