CC BY
13ВЕНТИЛЯЦИОННАЯ ФУНКЦИЯ ЛЕГКИХ И ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ КИСЛОРОДА У КВАЛИФИЦИРОВАННЫХ ВЕЛОСИПЕДИСТОВ РАЗНОГО ПОЛА В ПОДРОСТКОВОМ И ЮНОШЕСКОМ ВОЗРАСТЕ
УДК/UDC 796.01:612
Поступила в редакцию 24.11.2022 г.
Информация для связи с автором: kuzmin@adygnet.ru
Кандидат биологических наук, доцент А.А. Кузьмин1 Доктор биологических наук профессор А.В. Шаханова1 Е.А. Постникова1 Аспирант В.В. Кузьмина1
Адыгейский государственный университет, Майкоп
VENTILATION FUNCTION OF THE LUNGS AND FEATURES OF THE OXYGEN UTILIZATION SYSTEM IN QUALIFIED CYCLISTS OF DIFFERENT GENDERS IN ADOLESCENCE AND YOUTH
PhD, Associate Professor A.A. Kuzmin1 Dr. Biol., Professor A.V. Shakhanova1 E.A. Postnikova1
Postgraduate student V.V. Kuzmina1 1Adyghe State University, Maikop
Аннотация
Цель исследования - выявление особенностей функционирования механизмов легочной вентиляции и системы утилизации кислорода у квалифицированных велосипедистов в разных возрастно-половых группах. Методика и организация исследования. Обследуемый контингент был разделен на два возрастных периода: подростковый и юношеский. Общее число обследованных составило 41 человек. Показатели фиксировались в ходе многоступенчатой нагрузочной пробы на велоэргометре под контролем ЭКГ («Поли-Спектр-12») и АД. с газоанализом (Quark PFT Ergo, Cosmed). Результаты исследования и выводы. Результаты изучения представили показатели VO2max у велосипедисток-подростков от параметров внешнего дыхания и размеров тела. Тогда как у велосипедисток юношеского возраста взаимосвязи меняются в сторону зависимости VO2max от параметров утилизации кислорода. То есть наблюдается перестройка функциональной системы кислородообеспечения спортивной работы. VO2max у велосипедистов мужского пола вне зависимости от возраста обеспечивается за счет функции внешнего дыхания (VE, VT, Rf), а она в свою очередь обусловлена антропометрическим параметрами, при этом эффективность извлечения кислорода из воздуха снижается. С возрастом и ростом тренировочного стажа меняется отношение между параметрами функции внешнего дыхания в сторону экономизации ее функции.
Ключевые слова: максимальное потребление кислорода, респираторная система, эргоспирометрия, аэробная работоспособность, корреляционный анализ.
Abstract
Objective of the study was to identify the features of the functioning of the mechanisms of pulmonary ventilation and the oxygen utilization system in qualified cyclists in different age and sex groups.
Methods and structure of the study. The surveyed contingent was divided into two age periods: adolescence and youth. The total number of surveyed was 41 people. The parameters were recorded during a multi-stage exercise test on a bicycle ergometer under the control of ECG (Poly-Spectrum-12) and blood pressure with gas analysis (Quark PFT Ergo, Cosmed).
Results and conclusions. The results of the study presented VO2max values in adolescent cyclists as a function of external respiration parameters and body size. Whereas in adolescent cyclists, the relationships change in the direction of the dependence of VO2max on the parameters of oxygen utilization. That is, there is a restructuring of the functional oxygen supply system for sports work. VO2max in male cyclists, regardless of age, is provided by the function of external respiration (VE, VT, Rf), and it, in turn, is determined by anthropometric parameters, while the efficiency of extracting oxygen from the air decreases. With age and the growth of training experience, the relationship between the parameters of the function of external respiration changes towards the economization of its function.
Key words: maximum oxygen consumption, respiratory system, ergospirometry, aerobic performance, correlation analysis.
□ и
£ г. CL
4—
О OJ и
CL ' -о с га
Ii
О (U .с Н
Введение. Ведущей и особо актуальной в спортивной физиологии является проблема оптимизации функционирования организма в условиях высокой физической нагрузки. При построении тренировочного и восстановительного процессов особенно в циклических видах спорта, в частности, велоспорте необходимо учитывать тот факт, что аэробная производительность имеет возрастные и половые особенности [2, 6]. Выявление этих особенностей обеспечения организма кислородом позволит целенаправленно использовать физические нагрузки в учебно-тренировочном процессе, решать задачи по формированию и развитию двигательных
качеств [1]. В настоящее время в литературе практически отсутствуют данные о особенностях функционирования системы кислородообеспечения в зависимости от пола и возраста.
Цель исследования - выявить особенности функционирования механизмов легочной вентиляции и системы утилизации кислорода у квалифицированных велосипедистов в разных возрастно-половых группах.
Методика и организация исследования. Научная работа проводилась на базе лаборатории физиологии развития ребенка Адыгейского государственного университета. В соответствии с возрастной периодизацией, Института возрастной
54
http://www.teoriya.ru
№2 • 2023 Февраль | February
физиологии РАО (1965), спортсмены были разделены на два возрастных периода: подростковый и юношеский. Квалификация - от 1 -го взрослого разряда до кандидатов и мастеров спорта. Общее число обследованных составило 41 человек.
Показатели фиксировались в ходе многоступенчатой нагрузочной пробы на велоэргометре под контролем ЭКГ («Поли-Спектр-12») и АД. с газоанализом по O2 СО2 (Quark PFT Ergo, Cosmed). Оценивались следующие показатели:
VO„
- максимальное потребление кислорода, VE - минутная
вентиляция, VT - дыхательный объем, Rf - частота дыхания, FO2 - коэффициент утилизации кислорода, О2ЯС - кислородный эффект дыхательного цикла (табл. 1).
Результаты исследования и их обсуждение. Согласно проведенному исследованию, показатели VO2max, минутная вентиляция легких ^Е), дыхательный объем ^Т) и частота дыхания (Я^ девушек-велосипедисток 12-15 лет выше средних возрастных норм и приближаются к нормам для взрослых спортсменов (табл. 1).
Среднее значение коэффициента утилизации кислорода ^О2) говорит о низкой эффективности газообмена в исследуемой группе.
Полученные результаты свидетельствуют о высоком функциональном потенциале системы внешнего дыхания велосипедисток 12-15 лет. Выявленная закономерность подтверждается литературными данными: у девушек наибольший прирост относительного VO2max наблюдается в возрасте
12-13 лет. Аэробная работоспособность достигает максимума к 15 годам [4].
Анализ полученных показателей спортсменок следующего возрастного периода (16-20 лет) позволил выявить, что показатели исследованные показатели достоверно не отличаются от аналогичных величин велосипедисток 12-15 лет.
Отсутствие достоверных различий показателей девушек-велосипедисток двух исследуемых возрастных групп объясняется по нашему мнению тем, что до 15-16 лет происходит наиболее интенсивное формирование потенциала кардиоре-спираторной системы, а в дальнейшем реализация этого потенциала в процессе напряженной тренировки [3, 5].
Для выявления механизма взаимодействия между показателями функции внешнего дыхания и утилизации кислорода был проведен корреляционный анализ (табл. 2).
Для спортсменок подросткового возраста выявлена статистически значимая положительная взаимосвязь абсолютной величины VO- с массой тела, взаимосвязь снижается
2тах '
в следующем возрастном периоде до недостоверных значений. Сильная отрицательная корреляционная связь отмечена также между VE и FO2, при значительном увеличении минутной вентиляции легких снижается эффективность утилизации кислорода работающими мышечными волокнами. Вероятно, это связано с малым временем пребывания воздуха в зоне газообмена. В следующем возрастном периоде эта взаимосвязь ослабевает до недостоверных значений. Сильная по-
Таблица 1. Средние значения основных показателей физического развития и аэробных возможностей у велосипедистов подросткового и юношеского возраста (M±m)
Показатели Девушки Юноши
12-15 лет 16-20 лет 13-16 лет 17-21 год
Длина тела, см 162,1±2,7 164,7±6,6 173±7,33 178,6±7,9
Масса тела, кг 55,2±4,57 55,4±5,99 60,5±3,43 72,5±6,44*
Ю2(тах (абс.), мл/мин 3030,5±295,31 2848,8±256,62 3948,1±320,37 4476,2±317,59*
Ю2(тах (отн.), мл/мин/кг 52,6±4,11 51,3±5,21 63,7±5,75 59,6±7,64
VE, л/мин 94,2±13,83 90,5±6,55 118,8±19,8 134,8±14,15*
VT, л 1,8±0,24 1,6±0,15 2,1±0,23 2,7±0,22*
циклов/мин 51,8±8,77 54,2±5,73 55,2±11,1 49,1±7,22
FO2, мл/л 32,6±4,14 31,6±3,16 33,9±4,58 33,2±3,44
О2ЯС, мл/вдох 60,1±11,81 53,2±8,15 74,0±13,25 92,7±13,36*
*р>0,05.
Таблица 2. Матрица корреляционных взаимосвязей между антропометрическими параметрами, показателями внешнего дыхания и системы утилизации кислорода у велосипедистов на пике физической нагрузки (г)
Взаимосвязь Девушки Юноши
12-15 лет 16-20 лет 13-16 лет 17-21 год
VO2max (абс.) - длина тела -0,286 0,371 0,559 -0,574*
VO2max (абс.) - масса тела 0,850** 0,450 0,526 -0,393
VO2rrax (Эб°.) - VE 0,524 0,000 0,538 0,367
VO2max (Эб°.) - VT 0,286 0,500 0,392 -0,125
VO2max (Эб°.) - Rf 0,214 -0,393 0,371 0,288
VO2max (аб°.) - FO2 0,119 0,714 -0,266 0,437
VO2max (аб°.) - O2RC 0,095 0,857* 0,147 0,182
VE - VT 0,214 0,357 -0,063 -0,209
VE - Rf 0,643 0,071 0,853** 0,833**
VE - FO2 -0,738* -0,643 -0,923** -0,490
VE - O2RC -0,381 -0,250 -0,490 -0,552*
VT- Rf -0,571 -0,857* -0,510 -0,662**
VT- fo2 0,095 0,214 0,238 -0,204
VT- o2rc 0,762* 0,643 0,825** -0,692**
Rf - FO2 -0,667 -0,393 -0,839** -0,508
Rf - O2FFC -0,881* -0,679 -0,804** -0,837**
fo2 - o2rc 0,619 0,857* 0,622* 0,736**
Взаимосвязь достоверна: * при р<0,05 **при р<0,01.
№2 • 2023 Февраль | February
http://www.teoriya.ru
55
□ и
£ г. CL
ч—
О 0J и
CL ' -о с
га
^
О (U .с Н
ложительная корреляция наблюдается между дыхательным объемом ^Т) и кислородным эффектом дыхательного цикла (О^С). Сильная отрицательная связи зафиксирована между частотой дыхания и О^С.
Таким образом, при возрастании VT возрастает эффективность использования кислорода, поступающего с каждым вдохом. При увеличении частоты дыхания, наоборот, значения О^С снижаются. Эти взаимосвязи также ослабевают в следующем возрастном периоде до недостоверных значений.
Корреляционный анализ значений рассматриваемых параметров велосипедисток юношеского возраста позволил выявить достоверную сильную связь между абсолютными значениями VO2max и кислородным эффектом дыхательного цикла (О^С), FO2 и O2RC, а также сильную отрицательную связь частоты дыхания с дыхательным объемом ^Т). Следует отметить, что данных связей не наблюдалось у велосипедисток подросткового возраста.
Представлялось интересным провести сравнение функциональных возможностей респираторной и кислородутилизиру-ющей систем девушек-велосипедисток с юношами аналогичных возрастных групп.
После проведения анализа полученных в ходе исследования данных можно утверждать, что велосипедисты подросткового возраста достигают высоких показателей взрослых спортсменов (табл. 1). В группе велосипедистов от подросткового возраста (13-16лет) к юношескому наблюдается достоверный рост показателей массы тела, абсолютных показателей потребления кислорода ^О2тах), минутного объема дыхания ^Е), дыхательного объема ^Т), кислородного эффекта дыхательного цикла (О^С). Отмечена тенденция к экономизации работы респираторной системы у велосипедистов юношеского возраста по сравнению со спортсменами 13-16 лет. Возрастание дыхательного объема дает возможность сохранять оптимальное значение минутной вентиляции легких при малой частоте дыхания.
В обеих обследованных возрастных группах величины коэффициента утилизации кислорода ^О2) и кислородного эффекта дыхательного цикла (О^С) указывают на возможные ограничения со стороны способностей мышц утилизировать доставляемый кислород.
Корреляционный анализ показал (табл. 2), что у спортсменов подросткового возраста сильны положительные связи между минутным объемом ^Е) и частотой дыхания дыхательным объемом ^Т) и кислородным эффектом дыхательного цикла (О^С), коэффициентом утилизации кислорода ^О2) и кислородным эффектом дыхательного цикла О^С, а сильные отрицательные - между VE и FO2, Rf и FO2, Rf и О^С.
Следует отметить, что по всем исследуемым параметрам девушки уступали юношам.
Среди обследованных велосипедистов юношеского возраста выявлены сильные положительные корреляционные взаимосвязи между минутным объемом (УЕ) и частотой дыхания РО, коэффициентом утилизации кислорода ^О2) и кислородным эффектом дыхательного цикла (О^С). Сильные отрицательные связи отмечены между VO2max (абс.) и длиной тела, дыхательным объемом (VI) и частотой дыхания минутной вентиляцией ^Е) и кислородным эффектом дыхательного цикла (О^С).
Выводы. Максимальное потребление кислорода у велосипедистов мужского пола вне зависимости от возраста обеспечивается за счет функции внешнего дыхания (УЕ, VT, Rf), а она в свою очередь обусловлена антропометрическими параметрами, при этом эффективность извлечения кислорода из воздуха снижается. С возрастом и ростом тренировочного стажа меняется отношение между параметрами функции внеш-
него дыхания в сторону экономизации ее функции, при этом параметры системы утилизации кислорода не затрагиваются.
У велосипедисток подросткового возраста складываются наиболее тесные взаимосвязи максимального потребления кислорода VO2max с параметрами системы внешнего дыхания и антропометрическими параметрами. Тогда как у велосипедисток юношеского возраста взаимосвязи меняются в сторону зависимости максимального потребления кислорода от параметров утилизации кислорода. То есть при практически не отличающихся между возрастными группами параметрах внешнего дыхания и механизмов утилизации кислорода с ростом возраста и спортивной подготовки наблюдается перестройка функциональной системы кислородообеспечения спортивной работы.
У юношей в обеспечении аэробной производительности ведущую роль играет функциональное состояние системы внешнего дыхания. Девушки при этом им значительно уступают, в связи с чем у спортсменок начинает отслеживаться совершенствование возможностей кислородутилизирующей системы.
Литература
1. Ванюшин Ю. С. Диагностика функционального состояния спортсменов по показателям кардиореспираторной системы / Ю. С. Ванюшин, Р. Р. Хайруллин, Д. Е. Елистратов // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. - 2017. - № 1 (93). - С. 12-17.
2. Кузьмин А. А. Максимальное потребление кислорода и функция внешнего дыхания велосипедистов подросткового возраста / А. А. Кузьмин, М. Н. Силантьев, Т. В. Челышкова // Теория и практика физической культуры. - 2021. - № 11. - C. 59.
3. Полатайко Ю. А. Особенности физиологической реактивности кардиореспираторной системы юных спортсменов / Ю. А. Полатайко // Вестник РУДН. Серия: Медицина. - 2003. - № 2. - C. 82-88.
4. Рылова Н. В. Уровень максимального потребления кислорода как показатель работоспособности спортсменов, специализирующихся в различных видах спорта / Н. В. Рылова, А. А. Биктимирова, А. С. Назаренко // Практическая медицина. - 2014. - № 9 (85). -C. 147-150.
5. Соколов Е. В. Функциональное состояние системы дыхания у подростков 13 лет / Е. В. Соколов // Новые исследования. - 2015. - № 3 (44). - C. 47-55.
6. Шаханова А. В. Формирование функциональных резервов ре-гуляторных механизмов сердечной деятельности у подростков и юношей в процессе систематических занятий велоспортом / А. В. Шаханова, О. А. Сажина, А. А. Кузьмин // Теория и практика физической культуры. - 2021. - № 11. - C.50-52.
References
1. Vanyushin Yu.S., Khairullin R.R., Elistratov D.E. Diagnostika funktsion-alnogo sostoyaniya sportsmenov po pokazatelyam kardiorespiratornoy sistemy [Diagnostics of the functional state of athletes according to the indicators of the cardiorespiratory system]. Vestnik Chuvashskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta im. I. YA. Yakovl-eva. 2017. No. 1 (93). pp. 12-17.
2. Kuzmin A.A., Silantiev M.N., Chelyshkova T.V. Maksimalnoye potre-bleniye kisloroda i funktsiya vneshnego dykhaniya velosipedistov po-drostkovogo vozrasta [Maximum oxygen consumption and respiratory function of adolescent cyclists]. Teoriya i praktika fizicheskoy kultury. 2021. No. 11. p. 59.
3. Polatayko Yu.A. Osobennosti fiziologicheskoy reaktivnosti kardiorespiratornoy sistemy yunykh sportsmenov [Features of the physiological reactivity of the cardiorespiratory system of young athletes]. Vestnik RUDN. Seriya: Meditsina. 2003. No. 2. pp. 82-88.
4. Rylova N.V., Biktimirova A.A., Nazarenko A.S. Uroven maksimalnogo potrebleniya kisloroda kak pokazatel rabotosposobnosti sportsmenov, spetsializiruyushchikhsya v razlichnykh vidakh sporta [The level of maximum oxygen consumption as an indicator of the performance of athletes specializing in various sports]. Prakticheskaya meditsina. 2014. No. 9 (85). pp. 147-150.
5. Sokolov E.V. Funktsionalnoye sostoyaniye sistemy dykhaniya u podro-stkov 13 let [Functional state of the respiratory system in 13-year-old adolescents]. Novyye issledovaniya. 2015. No. 3 (44). pp. 47-55.
6. Shakhanova A.V., Sazhina O.A., Kuzmin A.A. Formirovaniye funktsion-alnykh rezervov regulyatornykh mekhanizmov serdechnoy deyatelnosti u podrostkov i yunoshey v protsesse sistematicheskikh zanyatiy velosportom [Formation of functional reserves of regulatory mechanisms of cardiac activity in adolescents and young men in the process of systematic cycling]. Teoriya i praktika fizicheskoy kultury. 2021. No. 11. pp. 50-52.
56
http://www.teoriya.ru
№2 • 2023 Февраль | February
