CC BY
0
УДК 612.216.2
Процесс адаптации на примере реакций кардиореспираторной системы
при тестирующих нагрузках
Ванюшин Ю.С.1*, Хайруллин Р.Р.1, Ишмухаметова Н.Ф.2, Ильин С.Н.3
1 Поволжский университет физической культуры, спорта и туризма
г. Казань, Россия ORCID: 0000-0003-2667-6124, _professor. vanushin@yandex.ru * ORCID: 0000-0001-5407-9269, hai_ranis81@mail.ru 2Казанский национальный исследовательский технологический университет
г. Казань, Россия ORCID: 0000-0003-4256-4368, inellyaf@mail.ru 3Казанский государственный архитектурно-строительный университет
г. Казань, Россия ORCID: 0000-0002-2997-8788, silin8209@gmail.com
Аннотация: С процессом адаптации связано большинство физиологических реакций, направленных на сохранение гомеостаза. Некоторые исследователи рассматривают адаптацию как процесс формирования определенной доминирующей функциональной системы. Результаты наших многолетних исследований показали, что такой системой является кардиореспираторная, состоящая из комплекса физиологических проявлений сердечно-сосудистой и дыхательной систем, формирующаяся и реализующаяся на этапе постнатального онтогенеза во время занятий спортом. Научная новизна. Контроль за уровнем возможных ответных реакций со стороны кардиореспираторной системы, а также, учитывая влияние тестирующих нагрузок, целесообразно вовремя и правильно на них реагировать. Материалы и методы. К тестирующим нагрузкам, при помощи которых мы определяли уровень процесса адаптации кардиореспираторной системы, относится активное изменение положение тела в пространстве, предполагающее, что испытуемый самостоятельно переходит из одного положения в другое. Физическая нагрузка в лабораторных условиях состояла из двигательной деятельности на велоэргометре мощностью 50, 100, 150 и 200 Вт. Длительность каждой нагрузки равнялась 3 минуты. Результаты и заключение. Наблюдаемая многоуровневая характеристика процесса адаптации проявлялась у спортсменов, тренирующихся на выносливость. Таким образом, выявленные различные уровни процесса адаптации кардиореспираторной системы зависят от характера и мощности применяемых тестирующих нагрузок. Определяемые при этом физиологические показатели, представляющие сердечно-сосудистую и дыхательную системы, изменялись в соответствии с общепринятыми значениями для применяемых тестирующих нагрузок.
Ключевые слова: кардиореспираторная система, адаптация, нагрузка, сердечнососудистая, дыхательная, хронотропная реакция, ударный объем.
Для цитирования: Ванюшин Ю.С.*, Хайруллин Р.Р., Ишмухаметова Н.Ф., Ильин С.Н. Процесс адаптации на примере реакций кардиореспираторной системы при тестирующих нагрузках. Педагогико-психологические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. 2024; 19(1): .
Adaptation process using the example of the cardiorespiratory system
reactions under testing loads
Yuriy S. Vanyushin1 *, Ranis R. Khairullin1, Naylya F. Ishmukhametova2, Sergey N. Ilyin3
1Volga Region University of Physical Culture, Sports and Tourism
Kazan, Russia
ORCID: 0000-0003-2667-6124, professor.vanushin@yandex.ru* ORCID: 0000-0001-5407-9269, hai_ranis81@mail.ru 2Kazan National Research Technological University Kazan, Russia ORCID: 0000-0003-4256-4368, inellyaf@mail.ru 3Kazan State University of Architecture and Civil Engineering
Kazan, Russia ORCID: 0000-0002-2997-8788, silin8209@gmail.com
Abstract: Most physiological reactions aimed at maintaining homeostasis are associated with the adaptation process. Some researchers consider adaptation as the process of a certain dominant functional system formation. The results of our many years of research have shown that such a system is cardiorespiratory, consisting of physiological manifestations complex of the cardiovascular and respiratory systems, which is formed and implemented at the stage of postnatal ontogenesis during sports. The scientific novelty : monitoring the level of possible responses from the cardiorespiratory system, and also, taking into account the influence of testing loads, it is advisable to respond to them in a timely and correct manner. Materials and methods. The testing loads with which we determined the level of the adaptation process of the cardiorespiratory system include an active change in the position of the body in space, suggesting that the subject independently moves from one position to another. Physical activity in laboratory conditions consisted of motor activity on a bicycle ergometer with a power of 50, 100, 150 and 200 W. The duration of each load was 3 minutes. Results and conclusion. The observed multi-level characteristic of the adaptation process was manifested in athletes training for endurance. Thus, the identified different levels of the cardiorespiratory system adaptation process depend on the nature and power of the testing loads used. The determined physiological indicators, representing the cardiovascular and respiratory systems, changed in accordance with generally accepted values for the applied testing loads.
Key words: cardiorespiratory system, adaptation, load, cardiovascular, respiratory, chronotropic response, stroke volume.
For citation: Yuriy S. Vanyushin*, Ranis R. Khairullin, Naylya F. Ishmukhametova, Segey N. Ilyin. The adaptation process using the example of the cardiorespiratory system reactions under testing loads. Russian Journal of Physical Education and Sport. 2024; 19(1): .
Введение
В большинстве случаев нашей жизни процесс адаптации рассматривается как явление естественное, в результате которого организм способен приспосабливается к окружающей среде и к различным ее факторам, в том числе и к двигательной деятельности. С процессом адаптации связано большинство физиологических реакций, направленных на сохранение гомеостаза. Этой проблемой на протяжении многих десятилетий занимались ведущие отечественные и зарубежные ученые [1, 7]. К их числу относятся исследования Ф.З.Меерсона с соавт. [6], где он рассматривал адаптацию как процесс формирования определенной доминирующей функциональной системы. Результаты наших многолетних исследований показали, что такой системой является кардиореспираторная, состоящая из комплекса физиологических проявлений сердечно-сосудистой и дыхательной систем,
формирующаяся и реализующаяся на этапе постнатального онтогенеза во время занятий спортом [2, 3, 4, 5]. Многообразие ответных реакций данной системы проявляется не только во время самой динамической работы, но и при статических положениях тела, которые принимают спортсмены при выполнении движений. Поэтому для контроля за уровнем возможных ответных реакций со стороны кардиореспираторной системы, а также, учитывая влияние тестирующих нагрузок, целесообразно вовремя и правильно на них реагировать [3].
Целью исследования явилось выявить процесс адаптации у спортсменов на примере изучения сердечно-сосудистой и дыхательной систем, составляющих кардиореспираторную систему, к действию разнообразных тестирующих нагрузок.
Материалы и методы
Для выявления процесса адаптации мы опробовали разные тестирующие нагрузки, начиная с ортостатических проб и заканчивая физическими нагрузками на велоэргометре. К тестирующим нагрузкам, при помощи которых мы определяли уровень процесса адаптации кардиореспираторной системы, относится активное изменение положения тела в пространстве, предполагающее, что испытуемый самостоятельно переходит из одного положения в другое. Это может быть моделью повседневных нагрузок и использовано в исследованиях как функциональная ортостатическая проба.
Физическая нагрузка в лабораторных условиях состояла из двигательной деятельности на велоэргометре мощностью 50, 100, 150 и 200 Вт. Длительность каждой нагрузки равнялась 3 минуты. Следовательно, продолжительность всей физической деятельности составляла 12 минут, что относится, по классификации В.С.Фарфеля [10], к работе большой мощности.
Во время выполнения тестирующих нагрузок с помощью реоплетизмографа, используя метод тетраполярной грудной реографии по В.Кубичеку с соавт. [9], в модификации Ю.Т.Пушкарь с соавт. [8], фиксировалась дифференциальная реограмма для определения ударного и минутного объемов крови (УОК, МОК), а также частоты сердцебиений (ЧСС). Прибором пневмотахографом определялись показатели внешнего дыхания: частота дыхания (ЧД), дыхательный объем (ДО) и минутный объем дыхания (МОД).
Результаты и обсуждение
В результате исследования были выявлены и проанализированы различные уровни процесса адаптации при тестирующих нагрузках, зависящие от характера и мощности
выполняемой работы. При постуральных воздействиях сердечный выброс в виде МОК постоянно изменялся, приспосабливаясь к конкретным условиям. В одних случаях это было связано с ростом ЧСС, в других - в результате уменьшения УОК, который достигал наибольших величин в положении лежа. Наблюдались значительные колебания этого показателя, составлявшие от 58.32 до 139.41 мл, т.е. проявилась гемодинамическая неоднородность здорового населения, которая является одним из вариантов физиологической нормы для взрослых людей [9, 10].
Самостоятельный переход испытуемого в положение сидя рассматривался как частичный ортостаз. При этом УОК в абсолютных цифрах уменьшился на 15.91 мл (р<0.05), что свидетельствовало о депонирование крови в емкостные сосуды нижней половины тела. Это первоначальные звено в цепи последовательных сдвигов гемодинамики при изменении положения тела. Последствия уменьшения циркулирующей крови у здоровых людей компенсировались рефлекторным повышением ЧСС, что привело к возрастанию МОК в положении сидя в первые десять секунд (р<0.05). В конце первой минуты положения сидя МОК снижался.
Таким образом, в течение первой минуты после смены положения тела, когда МОК изменялся на достоверную величину, можно выделить два уровня процесса адаптации, направленных на поддержание величины сердечного выброса. Первый уровень -продолжительностью от начала исследования до десяти секунд характеризовался резко выраженной тахикардией. Второй уровень адаптации (50-60 с) проявился в стабилизации ударного выброса и ЧСС, что отразилось на колебательном характере МОК.
При положении стоя в течение первых 10 секунд величина УОК не изменилась, а показатель ЧСС возрос, что отразилось на увеличении сердечного выброса. К концу первой минуты положения стоя в ударном и минутном объемах крови произошли определенные сдвиги, а ЧСС при этом не изменилась.
Таким образом, при переходе в положение стоя изменение в величине МОК связано только со сдвигами в количестве крови, выбрасываемом сердцем за одно сокращение, а частотный показатель сердца, в виде хронотропной реакции, не являлся основным механизмом для поддержания сердечного выброса. При этом проявилось два уровня процесса адаптации: первый (0-10 с) - отмечался достоверным увеличением хронотропной реакции сердца и неизменностью ударного объема крови, а второй (50-60 с) - обратными явлениями, что нашло отражение в подъеме и спаде сердечного выброса. Такое реагирование в деятельности сердца является адекватным способом поддержания сердечного выброса.
Результаты исследований при активной смене положения тела с частичным ортостазом длительностью 5 мин., при переходе испытуемых из положения лежа в положение сидя, позволило нам выделить 3 уровня переходного процесса в адаптации. Снижение УОК во время первого уровня адаптации компенсировалось хронотропными сдвигами в деятельности сердца. Первый и второй уровни адаптации характеризовались резкими маятниковыми колебаниями, а во время третьего уровня отмечалось плавное изменение сердечного выброса. Весь процесс, относящийся к переходному периоду, протекал в течение первых 40 секунд положения сидя, а далее не выявлялось каких-либо отклонений в регистрируемых параметрах.
При переходе испытуемых из положения сидя в положение стоя (активно), а в другом случае (пассивно) - из положения лежа в положение стоя в первые 10 секунд смены положения тела наблюдались характерные положительная хронотропная и отрицательная инотропная реакции сердца, которая проявилась в меньшей степени. Следовательно, организм испытуемых при этом более устойчив к ортостатической пробе, что свидетельствует о совершенстве регуляторных механизмов кровообращения.
В первые 50 секунд положения стоя при активном переходе испытуемых из одного положения в другое можно выделить 3 уровня переходных процессов в адаптации. Этого нельзя сказать о пассивной смене положения тела, т.к. переходный процесс, если анализировать показатели ЧСС, затягивался до 30 секунд. Дальнейший анализ хронотропной реакции сердца свидетельствовал о стабилизации ЧСС со второй минуты положения стоя.
Таким образом, в результате проведенных исследований были выявлены 4 уровня процесса адаптации, которые свидетельствовали об изменчивости в большей степени ЧСС и МОК. Ударный выброс изменялся во время первого и четвертого уровнях процесса адаптации. Следовательно, для выявления уровней процесса адаптации целесообразно применять активную ортостатическую пробу длительностью не более 1 минуты. При этом активная ортостатическая проба должна проводиться с частичным ортостазом, т.к. в этом случае можно выявить 4 уровня процесса адаптации.
В дальнейшем перед нами стояла задача по определению уровней процесса адаптации на примере изучения кардиореспираторной системы спортсменов разных видов спорта, возраста и пола к действию возрастающей физической нагрузки [5].
В результате этого было выявлено 3 уровня, характеризующие процесс адаптации. Первый уровень адаптации связан с внешним дыханием. Этот уровень адаптации характерен для подростков 15-16 лет, занимающиеся лыжным спортом, и он связан с морфофункциональными особенностями их организма, а также спортсменов в возрасте 36-
60 лет, занимающиеся видами спорта на выносливость. Причиной их низкого уровня адаптации является недостаточная тренированность.
Второй уровень адаптации был характерен для спортсменов-юношей в возрасте 1721 лет, отдающие предпочтение циклическим видам спорта. У них ведущей функцией было кровообращение.
Третий уровень адаптации был связан с газообменной функцией, определяемой по КИО2. К нему мы отнесли спортсменов в возрасте 22-35 лет.
Наблюдаемая многоуровневая характеристика процесса адаптации проявлялась у спортсменов, тренирующихся на выносливость.
Заключение
Таким образом, выявленные различные уровни процесса адаптации кардиореспираторной системы зависят от характера и мощности применяемых тестирующих нагрузок. Определяемые при этом физиологические показатели, представляющие сердечно-сосудистую и дыхательную системы, изменялись в соответствие с общепринятыми значениями для применяемых тестирующих нагрузок. При постуральных воздействиях, в большей степени, изменениям подверглись величины ЧСС и МОК, а в меньшей степени - УОК. Во время выполнения физических нагрузок повышающейся мощности значения показателей сердечно-сосудистой и дыхательной систем зависели от мощности выполняемой работы, которые постепенно увеличивались, достигая своих максимальных величин при нагрузке мощностью в 200 Вт. Однако рост ЧСС, УОК и МОК зависел не только от мощности выполняемой работы, но и от возрастных особенностей спортсменов. В результате этого наибольших изменений претерпели ЧСС, МОК и в наименьшей степени - УОК. В этом мы видим общее между постуральными воздействиями и физической нагрузкой. Кроме того, и та и другая тестирующие пробы были направлены на выявление физиологических сдвигов у испытуемых при выполнении этих нагрузок. Поэтому их можно рекомендовать для контроля за функциональным состоянием организма спортсменов в тренировочном процессе.
Список литературы
1. Ванюшин Ю.С., Федоров Н.А., Рахимов М.И. Значение медико-биологических исследований на примере изучения кардиореспираторной системы спортсменов. Педагогико-психологические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. 2023; 18(2): 57-62. DOI: 10.14526/2070-4798-2023-18-2-57-62.
2. Ванюшин Ю.С., Хайруллин Р.Р. Кардиореспираторная система как индикатор функционального состояния организма спортсменов. Теория и практика физической культуры. 2015; 7: 11-14.
3. Ванюшин Ю.С., Федоров Н.А. Оптимальное функциональное состояние спортсменов как совокупность показателей и реакций кардиореспираторной системы для достижения высоких спортивных результатов. Проблемы и перспективы спортивной подготовки, физического воспитания коренных народов Севера и Арктики. Мат. IВсеросс. научно-практ. конф. с междунар. участием. Якутск: Изд. дом СВФУ. 2021: 216-221.
4. Ванюшин Ю.С., Елистратов Д.Е., Федоров Н.А., Рахимов Н.А. Ступени адаптации как важный фактор способности организма спортсменов приспосабливаться к действию нагрузок возрастающей мощности. Теория и практика физической культуры. 2023; 4: 4143.
5. Ванюшин Ю.С. Функциональная составляющая процесса спортивной подготовки: монография. Казань: Поволжский ГУФКСиТ. 2023: 160
6. Ванюшин Ю.С., Федоров Н.А., Хузина Г.К. Роль и значение компонентов кардиореспираторной системы спортсменов при адаптации к функциональным нагрузкам. Педагогико-психологические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. 2021; 16(2): 101-105. D0I:10.14526/2070-4798-2021-16-2-101-105
7. Пушкарь Ю.Т., Большов В.М., Елизарова Н.А. Определение сердечного выброса методом тетраполярной реографии и его методологические возможности. Кардиология. 1977; 7: 85-90.
8. Kubicek W.G. The Minnecota impedance cariograph-theory and application. Biomed. Engin. 1974; 9(9): 410-416.
9. Rushmer R.F. Cardiovascular dynamic. Philadelphia: W.B. Saunders Comp. 1980: 600
References
1. Yuriy S. Vanyushin, Nikolay A. Fedorov, Marat I. Rakhimov. The importance of biomedical research on the example of studying the cardiorespiratory system. Pedagogiko-psihologicheskie I mediko-biologicheskie problemy fizicheskoj kul'tury I sporta = Russian Journal of Physical Education and Sport. 2023; 18(2): 57-62. DOI: 10.14526/2070-4798-2023-18-2-5762. [In Russ., In Engl.].
2. Vanyushin Yu.S., Khairullin R.R. Cardiorespiratory system as an indicator of the functional state of the body of athletes. Teoriya Ipraktika fizicheskoj kul'tury = Theory and practice of physical culture. 2015; 7: 11-14 [In Russ., In Engl.].
3. Vanyushin Yu.S., Fedorov N.A. Optimal functional state of athletes as a set of indicators and reactions of the cardiorespiratory system to achieve high sports results. Problemy Iperspektivy sportivnoj podgotovki, fizicheskogo vospitaniya korennyh narodov Severa I Arktiki. Materialy I Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem [Problems and prospects of sports training, physical education of indigenous peoples of the North and Arctic. Mat. I All-Russian scientific-practical conf. with international participation]. Yakutsk: Publishing house. NEFU House. 2021: 216-221 [In Russ.].
4. Vanyushin Yu.S., Elistratov S.E., Fedorov N.A., Rakhimov M.I. Stages of adaptation as an important factor in the ability of athletes to adapt to the action of loads of increasing power. Teoriya I praktika fizicheskoj kul'tury = Theory and practice of physical culture. 2023; 4: 41-43 [In Russ., In Engl.].
5. Vanyushin Yu.S. Funkcional'naya sostavlyayuchayaprocessa sportivnojpodgotovki: monografiya [Functional component of the process of sports training: monograph]. Kazan: Povolzhsky GUFKSiT. 2023: 160 [In Russ.].
6. Yurij S. Vanyushin, Nikolay A. Fedorov, Gulina K. Khuzina. Role and significance of athletes' cardiorespiratory system during adaptation to functional loads. Pedagogiko-psihologicheskie I mediko-biologicheskie problemy fizicheskoj kul'tury I sporta = Russian Journal of Physical Education and Sport. 2021; 16(2): 1010-105.D0I:10.14526/2070-4798-2021-16-2-101-105 [In Russ., In Engl.].
7. Pushkar Yu.T., Bolshov V.M., Elizarova N.A. Determination of cardiac output by tetrapolar rheography and its methodological capabilities. Kardiologiya. 1977; 7: 85-90 [In Russ.].
8. Kubicek W.G. The Minnecota impedance cariograph-theory and application. Biomed. Engin. 1974; 9(9): 410-416.
9. Rushmer R.F. Cardiovascular dynamics. Philadelphia: W.B. Saunders Comp. 1980:
600.
Статья поступила в редакцию: 20.02.2024
Ванюшин Юрий Сергеевич — доктор биологических наук, профессор, Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма, 420035, Россия, г. Казань, Деревня Универсиады, дом 35, e-mail: _professor.vanushin@yandex.ru Хайруллин Ранис Рафакатович - кандидат биологических наук, доцент, Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма, Россия, г. Казань, 420010, РТ, г.Казань, Деревня Универсиады, дом 35, e-mail: hai_ranis81@,mail.ru Ишмухаметова Найля Фаритовна - старший преподаватель, Казанский национальный исследовательский технологический университет, 420015, Россия, г. Казань, ул. К. Маркса, дом 68, e-mail: inellyaf@,mail.ru
Ильин Сергей Николаевич - старший преподаватель, Казанский государственный архитектурно-строительный университет, 420043, Россия, г. Казань, ул. Зеленая, дом 1, e-mail: silin8209@,gmail.com
