CC BY
30
УДК612.176.4:796+612.227:796 DOI:10.14526/2070-4798-2021-16-2-101-105
Роль и значение компонентов кардиореспираторной системы спортсменов при адаптации к функциональным нагрузкам
Ванюшин Ю.С., Федоров НА., Хузина Г.К.
ORCID: 0000-0003-2667-6124, kaf.fv.kgau@mail.ru ORCID: 0000-0002-6515-0451, nik-f-84@mail.ru
ORCID: 0000-0003-1672-1980, gulina1585@mail.ru*
Аннотация: Изучение кардиореспираторной системы во всех ее проявлениях остается приоритетным направлением современной физиологической науки. Материалы. Выявление роли и значения отдельных компонентов кардиореспираторной системы спортсменов при адаптации к функциональным нагрузкам. Методы исследования. Анализ и обобщение научной литературы, методы математической статистики. По методике В. Кубичека с соавт. (1970), в модификации Ю.П. Пушкаря с соавт. (1980) и Ю.С. Ванюшина (1996) во время самой двигательной деятельности записывалась дифференциальная реограмма, по которой высчитывались частота сердечных сокращений (ЧСС), ударный объем крови (УОК) и минутный объем кровообращения (МОК). Показатели внешнего дыхания определялись при помощи пневмотахографа. Данные газообмена рассчитывались по общепринятым формулам. В качестве функциональных нагрузок применялись активная ортостатическая проба и физические нагрузки повышающейся мощности на велоэргометре. Результаты. Для выявления различных реакций со стороны составляющих кардиореспираторной системы спортсменов нами была разработана методика комплексного подхода, состоящая в одновременной регистрации показателей сердечно-сосудистой и дыхательной систем при функциональных нагрузках различной направленности и возрастающей мощности. Взаимодействие между компонентами кардиореспираторной системы - сердечно-сосудистой и дыхательной, представляет собой сложный физиологический процесс, в котором роль и значение отдельных компонентов определяется характером и мощностью функциональных нагрузок, возрастными особенностями организма спортсменов и занятий различными видами спорта. К наиболее совершенным механизмам адаптации относятся механизмы, связанные с увеличением показателей кровообращения (ИК, СИ) и газообмена (КИО2), которые, по результатам наших исследований, характерны для групп юношей 17-21 лет и для взрослых спортсменов 22-35 лет, а для групп подростков 15-16 лет и спортсменов в возрасте 36-60 лет - с повышением величин легочной вентиляции (МОД). Заключение. Предложенная методика комплексного обследования спортсменов способствует сбору важной в теоретическом плане информации о кардиореспираторном взаимодействии при различных функциональных нагрузках, позволяя построить обобщающие модели с целью их практического применения для коррекции учебно-тренировочного процесса спортсменов и индивидуального подхода во время планировании физических нагрузок разного объема и интенсивности. Применяемые ортостатическую пробу и велоэргометрические нагрузки повышающейся мощности можно рекомендовать к использованию в лабораторных условиях для выявления процесса адаптации, роли и значений компонентов кардиореспираторной системы.
Ключевые слова: адаптация, кардиореспираторная система, нагрузка, функциональная система, кровообращение, дыхание.
Для цитирования: 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. DOI:10.14526/2070-4798-2021-16-2-101-105
Role and significance of athletes' cardiorespiratory system during adaptation
to functional loads
Yurij S. Vanyushin, Nikolay A. Fedorov, Gulina K. Khuzina*
ORCID: 0000-0003-2667-6124, kaf.fv.kgau@mail.ru
ORCID: 0000-0002-6515-0451, nik-f-84@mail.ru ORCID: 0000-0003-1672-1980, gulina1585@mail.ru* Kazan State Agrarian University Kazan, Russia
Abstract: Studying cardiorespiratory system still stays the main direction of present physiological science. Materials. The role and significance of the separate components of athletes' cardiorespiratory system revelation during adaptation to functional loads. Research methods. Information sources analysis and summarizing, methods of mathematical statistics. In accordance with the methodology by V. Kubichek and other authors (1970), in modification by Yu.P. Pushkar and other authors (1980) and Yu.S. Vanyushin (1996), during motor activity we recorded the differential rheogram. With the help of this rheogram we calculated heart rate (HR), blood stroke volume (BSV) and blood circulation minute volume (BMV). The indices of external respiration were defined with the help of pneumotachograph. The results of gas exchange were calculated according to generally adopted formulae. As functional loads we used active orthostatic test and physical loads of the increasing power at bicycle ergometer. Results. In order to reveal different reactions of the cardiorespiratory system parts of athletes' we created the methodology of a complex approach. It simultaneously registered cardiovascular and respiratory systems indices during functional loads of different orientation and the increasing power. The interaction between the components of cardiorespiratory system - cardiovascular and respiratory systems, is a difficult physiological process, where the role and significance of the separate components is defined by the character and power of the functional loads, age related peculiarities of an organism and different kinds of sport. One of the absolute mechanisms of adaptation are the mechanisms connected with blood circulation indices (BI, CI) and gas exchange indices (COU2) increase. We revealed that these indices are typical for the group of 17-21 year-old boys and for 22-23 year-old athletes. The mechanisms with lung ventilation (RMV) volume increase are typical for 15-16 year-old teen-agers and 36-60 year-old athletes. Conclusion. The offered methodology of athletes complex examination provides important theoretical information gathering concerning cardiorespiratory interaction in terms of different functional loads. It helps to create summarizing models in order to use them in practice for athletes' educational-training process correction and an individual approach during different volume and intensity physical loads planning. The applied orthostatic test and bicycle ergometer loads of the increasing power can be recommended at the laboratories for the process of adaptation, the role and significance of cardiorespiratory system components revelation.
Keywords: adaptation, cardiorespiratory system, load, functional system, blood circulation, respiration.
For citation: Yurij S. Vanyushin, Nikolay A. Fedorov, Gulina K. Khuzina*. Role and significance of athletes' cardiorespiratory system during adaptation to functional loads. Russian Journal of Physical Education and Sport. 2021; 16(2): 1010-105.DOI:10.14526/2070-4798-2021-16-2-101-105
ВВЕДЕНИЕ Их целесообразно считать индикаторами
Изучение кардиореспираторной системы деятельности всего организма. Такое во всех ее проявлениях остается приоритетным взаимодействие отражает процессы, лежащие направлением современной физиологической в основе физиологических функций организма, науки [1, 3, 5], несмотря на то что с момента обеспечивая его целостность, формирование публикации одной из первых работ по данному эффективной адаптационной реакции на направлениюпрошлоболее80лет.Этосвязывают воздействие внешних стимулов [2, 10]. К числу с тем, что кардиореспираторную систему следует таких стимулов следует отнести функциональные рассматривать не только как направленную на нагрузки, играющие ключевую роль в обеспечение организма кислородом, но и как выявлении значений отдельных компонентов систему, в основе функционирования которой кардиореспираторной системы во время лежит взаимодействие между сердечно- срочной адаптации спортсменов к двигательной сосудистой и дыхательной составляющими [2, 6, деятельности.
7]. Они образуют кардиореспираторную систему Целью исследования явилось
и являются ее основными компонентами. выявление роли и значения отдельных
компонентов кардиореспираторной системы спортсменов при адаптации к функциональным нагрузкам.
Испытуемые и методы
исследования. Для выявления различных реакций со стороны составляющих кардиореспираторную систему спортсменов нами была разработана методика комплексного подхода, состоящая в одновременной регистрации показателей сердечно-сосудистой и дыхательной систем при функциональных нагрузках различной направленности и возрастающей мощности. По методике В. Кубичека с соавт. (1970), в модификации Ю.П. Пушкаря с соавт. (1980) и Ю.С. Ванюшина (1996) во время самой двигательной деятельности записывалась дифференциальная реограмма, по которой высчитывались частота сердечных сокращений (ЧСС), ударный объем крови (УОК) и минутный объем кровообращения (МОК). Показатели внешнего дыхания: частота дыхания (ЧД), дыхательный объем (ДО), минутный объем дыхания (МОД) определялись при помощи пневмотахографа. Данные газообмена рассчитывались по общепринятым формулам. В качестве функциональных нагрузок применялись активная ортостатическая проба и физические нагрузки повышающейся мощности на велоэргометре. Испытуемыми были спортсмены разного возраста: подростки 15-16 лет (группа 1), юноши 17-21 (группа 2), взрослые спортсмены - 22-35 лет (группа 3) и 36-60 лет (группа 4). Все они занимались видами спорта на выносливость.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Как показали результаты наших исследований и литературные данные [3, 8], имеются различные механизмы, обеспечивающие адаптацию организма к мышечной деятельности. Нами для выявления особенностей функционирования компонентов кардиореспираторной системы использовались различные функциональные пробы. Одной из таких проб была смена положения тела, т.е.
активный переход испытуемого из положения лежав положения стоя. В медицине ифизиологии такая проба называется ортостатическая. Результаты наших исследований показали, что при переходе из одного положения в другое, из положения лежа в положение стоя, нельзя выявить ведущий фактор при адаптации кардиореспираторной системы. Все показатели сердечно-сосудистой и дыхательной систем, т.е. кардиореспираторной системы, изменялись незначительно. Это привело нас к выводу о недостаточной функциональной нагрузки для организма тренирующихся спортсменов. По-видимому, для выявления особенностей в деятельности отдельных компонентов кардиоресираторной системы целесообразно использовать нагрузки более интенсивные и объемные. Поэтому нами для этого применялась велоэргометрическая нагрузка повышающейся мощности. Оказалось, что она способствовала различной реакции со стороны составляющих кардиореспираторную систему. Так, в группе подростков 15-16 лет и спортсменов-ветеранов 36-60 лет, занимающихся видами спорта на выносливость, при нагрузке повышающейся мощности, достигшей 200 Вт, ведущим фактором в адаптации был показатель внешнего дыхания - МОД (таблица). Однако он достигался различными способами: в группе подростков -за счет ЧД, в группе спортсменов-ветеранов -за счет ДО, т.е. глубины дыхания, что является более эффективным способом увеличения МОД. Следовательно, фундаментальной функцией дыхания является поддержание гомеостаза в ходе взаимодействия между внутренней и внешней средой, и этот процесс в исследуемых группах осуществлялся посредством внешнего дыхания, приводящего к вентиляции альвеол.
В группе юношей, занимающихся этими видами спорта, значительным элементом в адаптации были показатели кровообращения: индекс кровообращения (ИК) и сердечный индекс (СИ) (таблица). В группе взрослых высококвалифицированных спортсменов 2235 лет ведущим фактором при адаптации к физическим нагрузкам повышающейся
мощности на велоэргометре был показатель газообмена - коэффициент использования кислорода (КИО2).
При нагрузке повышающейся мощности на велоэргометре исходя из веса тела спортсменов 1.00, 2.00 и 3.00 Вт/кг оказалось, что при адаптации к максимальной нагрузке (3 Вт/кг) совокупность факторов отдельных составляющих кардиореспираторной системы играет ключевую роль., поэтому в данном случае необходимо обращать внимание на мощность и длительность физической нагрузки, которая может быть важным элементом, способствуя выявлению ведущих факторов при адаптации.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, взаимодействие между компонентами кардиореспираторной системы - сердечно-сосудистой и дыхательной, представляет собой сложный физиологический процесс, в котором роль и значение отдельных компонентов определяется характером и мощностью функциональных нагрузок, возрастными особенностями организма спортсменов и занятий различными видами спорта. К наиболее совершенным механизмам
адаптации относятся механизмы, связанные с увеличением показателей кровообращения (ИК, СИ) и газообмена (КИО2), которые, по результатам наших исследований, характерны для групп юношей 17-21 лет и для взрослых спортсменов 22-35 лет, а для групп подростков 15-16 лет и спортсменов в возрасте 36-60 лет -с повышением величин легочной вентиляции (МОД). Предложенная методика комплексного обследования спортсменов способствует сбору важной в теоретическом плане информации о кардиореспираторном взаимодействии при различных функциональных нагрузках, позволяя построить обобщающие модели с целью их практического применения для коррекции учебно-тренировочного процесса спортсменов и индивидуального подхода во время планировании физических нагрузок разного объема и интенсивности. Применяемые ортостатическую пробу и велоэргометрические нагрузки повышающейся мощности можно рекомендовать использовать в лабораторных условиях для выявления процесса адаптации, роли и значений компонентов кардиореспираторной системы.
Таблица - Показатели кардиореспираторной системы в группе спортсменов-подростков 15-16 лет (1), в группе спортсменов-юношей 17-21 лет (2), в группе взрослых спортсменов 22-35 лет (3), в группе спортсменов-ветеранов 36-60 лет (4) при нагрузке на велоэргометре мощностью 200 Вт
Показатели Гру ппы
15-16 лет 17-21 лет 22-35 лет 36-60 лет
ЧД до МОД 33,00±2,28 2,13±0,11 68,57±3,84 27,46±0,85+ 2,20±0,07 59,34±1,48+ 24,35±1,13*0 2,49±0,09*° 59,55±1,79* 27,78±1,08а. 2,77±0,12Ах 75,65±3,26а.
ИК СИ 234,69±17,83 7,96±0,58 312,48±7,19+ 11,42±0,25+ 278,17±9,810 10,58±0,33*0 267,95±7,12х 10,18±0,28х
КИО 2 40,82±1,64 44,30±1,00 47,64±1,17*0 40,37±1,21х-
Примечание.
+ - статистическая достоверность различий между группами 15-16 лет и 17-21 лет; * - статистическая достоверность различий между группами 15-16 лет и 22-35 лет; А - статистическая достоверность различий между группами 15-16 лет и 36-60 лет; 0 - статистическая достоверность различий между группами 17-21 лет и 22-35 лет; х - статистическая достоверность различий между группами 17-21 лет и 36-60 лет; ■ - статистическая достоверность различий между группами 22-35 лет и 36-60 лет
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ванюшин М.Ю. Адаптация кардиореспираторной системы спортсменов разных видов спорта и возраста к физической нагрузке. Монография. Казань: Изд-во ООО «Печать-Сервис-XXI век». 2011: 138.
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,. Хайруллин Р. Р. Кардиореспираторная система в онтогенезе при адаптации к функциональным нагрузкам. Монография. Казань. Изд-во «Отечество», 2016: 200
4. Ванюшин Ю.С., Федоров Н.А., Хузина Г.К., Яруллин А.Г. Критерии биологической надежности растущего организма и взрослых спортсменов. Педагогико-психологические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. 2019; 14(2): 150-156. DOI: 10.14526/2070-4798-2019-14-2-97-102
5. Петров Р.Е, Мутаева И.Ш., Ионов А.А. Определение и оценка аэробного порога и потенциальных возможностей сердечной системы лыжников-гонщиков (юношей) на основе использования ступенчато-возрастающей
велоэргометрической нагрузки. Педагогико-психологические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. 2018; 13(3): 187-199. DOI: 10.14526/2070-47982018-13-3-187-199
6. Федоров НА. Динамика показателей кардиореспираторной системы спортсменов при физических нагрузках. Современные тенденции развития науки и технологий: сборник научных трудов по материалам VI Международной научно-практической конференции 30 сентября2015г. 2015; 6(III): 101-102.
7. Bassett Jr., D.R., Howley E.T., Limiting factors for maximum oxygen and determinants of endurance performance. Medicine and Science in Sports and Exercise. 2000; 32(1): 70-84.
8. Hedman K., Tamas E., Henriksson J., Bjarnegard N., Brudin L., Nyl E. Female athletes heart: Systolic and diastolic function related to circulatory dimensions. Scandiavian Journal of Medicine & Science in Sports. 2015; 25(3): 372-381.
9. Kubicek, W.G. Development and evalution of an impedance cardic output system / W.G. Kubicek, I.N. Karnegis, R.P. Patterson et. al. Aerosp. Med. 1970; 37(12): 1208-1212.
10. Prakahs K., Sharma S. The Electrocardiogram in Highly Trained Athletes. Clinics in Sports Medicine. 2015; 34 (3): 419-431.
Статья поступила в редакцию: 20.05.2021
Ванюшин Юрий Сергеевич — доктор биологических наук, профессор, Казанский государственный аграрный университет, 420015, Россия, г. Казань, ул. К. Маркса, дом 65 e-mail: kaf.fv.kgau@mail.ru
Федоров Николай Александрович — кандидат биологических наук, доцент, Казанский государственный аграрный университет, 420015, Россия, г. Казань, ул. К. Маркса, дом 65 e-mail: nik-f-84@mail.ru
Хузина Гулина Котдусовна — кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Казанский государственный аграрный университет, 420015, Россия, г. Казань, ул. К. Маркса, дом 65 e-mail: gulina1585@mail.ru
