CC BY
9УДК: 796.15.6+612
ВЛИЯНИЕ
физической нагрузки на параметры вариабельности сердечного ритма юношей при широтном перемещении
Аспирантка О.Н. Шимшиева
Доктор биологических наук, профессор С.И. Логинов Сургутский государственный университет ХМАО-Югры, Сургут
THE EFFECT OF PHYSICAL LOAD ON HEART RATE VARIABILITY PARAMETERS OF YOUNG MEN AT LATITUDINAL RELOCATION O.N. Shimshieva, postgraduate S.I. Loginov, professor, Dr.Biol. Surgut State University, KhMAR-Yugra, Surgut
Key words: physical load, sprint, variability.
The need to study the training effects of physical load and assessment of their effects on the body in view of biophysics and physiology is obvious. In the urbanized Yugra North training process in athletics is carried out in uncomfortable natural climatic conditions. This circumstance forces athletes of the Khanty-Mansiysk Autonomous region travel to training camps in the South of Russia from time to time. However, when travelling to other geographic latitudes the body of a young athlete is undergoing major physiological changes, which have been insufficiently studied by now. The purpose of the present study was to examine the features of changing parameters of heart rate variability of young male athletes under the influence of physical load at latitudinal relocations.
15 young men aged 15-18 years, specializing in the sprint types of athletics, were involved in the study. All of them were the members of the team of KhMAR-Yugra and first class athletes. Spectral characteristics of heart rate variability before and after a standardized physical load (SPL) in the form of 30-second run in place lifting hips high were studied using the pulse oximeter "Elox-02 -020' (Samara, Russia). Pulsogram was recorded for 5 min in a sitting position in a state of relative rest after a standardized physical load.
The most chaotic parameters of quasi-attractors in the 4-dimensional phase space of spectral indices of the variation pulsogram before and after load is expressed in young boys immediately after the arrival in Kislovodsk and before leaving home. The analysis of spectral characteristics of heart rate variability proves that the body of Yugra athletes responds to standardized load with the change of the key index of order aimed at the urgent adaptation to changing conditions.
Ключевые слова: физическая нагрузка, спринтерский бег, вариабельность.
Введение. Необходимость изучения тренировочных эффектов физических нагрузок и оценка их влияния на организм с позиций биофизики и физиологии очевидны [5]. На урбанизированном Югорском Севере тренировочный процесс по легкой атлетике осуществляется в дискомфортных природно-климатических условиях [4]. Это обстоятельство вынуждает легкоатлетов Ханты-Мансийского автономного округа периодически выезжать на Юг России для проведения учебно-тренировочных сборов. Однако при перемещении в другие географические широты организм спортсменов-юношей претерпевает серьезные физиологические изменения, которые на сегодняшний день изучены недостаточно [3].
Цель исследования состояла в изучении особенностей изменения параметров вариабельности сердечного ритма юношей-легкоатлетов под влиянием физической нагрузки при широтных перемещениях.
Материал и методы исследования. В работе приняли участие 15 юношей в возрасте 15-18 лет, специализирующихся в спринтерских видах легкой атлетики. Все они - члены сборной ХМАО-Югры и имеют квалификацию первого спортивного разряда. Спектральные характеристики вариабельности сердечного ритма до и после стандартизированной физической нагрузки (СФН) в виде 30-секундного бега на месте с высоким подниманием бедра изучали с помощью пульсоксиметра «ЭЛОКС-01 С2» (Самара, РФ). Пуль-сограмму регистрировали в течение 5 мин в положении сидя в состоянии относительного покоя и после СФН. Всего было получено 4 кластера данных, обозначенных нами как «Сургут-отъезд», «Кисловодск-приезд», «Кисловодск-отъезд», «Сургут-приезд». Полученные данные обрабатывали посредством многомерных фазовых пространств по методу [2].
Результаты исследования и их обсуждение. Рассмотрим хаотичность изменения системы организма юношей в покое (до нагрузки). Объем квазиат-
тракторов в покое сразу после перемещения в Кисловодск вырос в 4 раза, то есть система реагирует на широтное перемещение увеличением хаотичности. В конце УТС система практически не изменилась. Можно предположить, что приспособительные изменения в организме спортсменов, произошедшие сразу после перелета, имели устойчивый характер и практически не изменились к концу сбора. Сразу после перелета обратно (кластер СП) объем квазиаттрактора в покое уменьшился в 13 раз, а по сравнению с данными кластера СО в 3 раза. То есть после возвращения хаотичность системы минимальна по сравнению с другими кластерами данных. Это может свидетельствовать о максимальной мобилизации функциональных резервов спортсменов и минимизации хаоса.
Воздействие стандартизированной нагрузки в разных местах пребывания по-разному сказалось на организме юношей. Общий объем квазиаттрактора под влиянием СФН в кластере СО у юношей (табл. 1) не изменился, что свидетельствует о малой степени хаотичности системы изначально. Аналогичная нагрузка, проведенная в первые дни после приезда в Кисловодск, вызвала увеличение объема квазиаттрактора в 2 раза, что соответствует большей степени хаотичности системы.
Можно предположить, что повышение хаотично-стивызваномобилизациейфункциональныхрезервов организма юношей в ответ на стресс, обусловленный широтным перемещением. После двухнедельного пребывания, перед отъездом из Кисловодска, при проведении СФН квазиаттрактор уменьшился в 13 раз. В данном случае его объем, отражающий спектральные параметры, свидетельствует о значительном уменьшении степени хаоса, что может быть связано с адаптационными реакциями организма в ответ на новые природно-географические условия пребывания. Сразу после приезда в Сургут объем квазиаттрактора уменьшился, степень хаотичности снизилась. В связи с этим можно предположить, что обратное перемещение на Север сопровождалось повторной активацией функциональных систем орга-
низма девушек, отражающейся в спектральных параметрах вариабельности сердечного ритма.
Ведущим параметром порядка, который существенно влияет на поведение вектора спектральных характеристик ВСР в Сургуте (рис. 1, А), является показатель LF отражающий активность симпатических центров продолговатого мозга, реализующихся преимущественно за счет импульсов от верхнего грудного симпатического ганглия.
Симпатическая регуляция приводит к увеличению частоты генерации импульсов в клетках синусного узла, увеличивает скорость проведения импульсов во всех отделах сердца, что связано с увеличением возбудимости клеток, значительно увеличивается сила сокращения миокарда предсердий и желудоч-
А
2500 2000 1500 1000 500 0
В
5000 4000 3000 2000 1000 0
1Т
НР 1.Р/НР
Б
250020001500 -10005000 -
А
2500 2000 1500 1000 500 0
У1-Р
и
НР ЬР/НР
и
НР ЬР/НР
и
НР ЬР/НР
Спектральные характеристики
Рис. 1. Результаты идентификации параметров порядка вектора состояния организма юношей до и после физической нагрузки при исключении диагностических признаков: А. Сургут-отъезд; Б. Кисловодск-приезд; В. Кисловодск-отъезд; Г. Сургут-приезд. По оси абсцисс - показатели спектральной мощности, по оси ординат -значение показателей, усл. ед.
Таблица 1. Результаты идентификации параметров квазиаттракторов в 4-мерном фазовом пространстве спектральных показателей вариационной пульсограммы у юношей до и после нагрузки
Интервалы Сургут (отъезд) Кисловодск (приезд) Кисловодск (отъезд) Сургут (приезд)
До После До После До После До После
Х1 13995 27442 20653 19959 19017 4043 6081 3407
Х2 7645 5711 6709 18307 15356 5954.0 4945 6160
Х3 7036 4686 6540 10980 8625 7258.0 6890 11188
Х4 4.41 4.56 12.68 6.31 5.28 2.09 3.72 3.62
УХ 3.32x1012 3.35x1012 11.5x1012 25.3x1012 13.30x1012 0.37x1012 0.77x1012 0.85x1012
Асимметрия До После До После До После До После
гХ1 0.23 0.37 0.30 0.21 0.25 0.12 0.12 0.05
гХ2 0.11 0.15 0.03 0.20 0.22 0.16 0.18 0.08
гх3 0.29 0.16 0.28 0.13 0.20 0.28 0.33 0.24
гх4 0.009 0.27 027 0.23 0.24 0.01 0.20 0.23
гХ 3848 10269 6434 5755 6084 2301 2553 2765
Условные обозначения: Х1 - VLF (спектральная мощность волн в очень низкочастотном диапазоне); Х2 - 1_Р (мощность волн в низкочастотном диапазоне); Х3 - HF (мощность волн в высокочастотном диапазоне); Х4 - LF/HF (показатель вагосимпатического баланса); VX - общий объем квазиаттрактора; гХ - показатель асимметрии.
ков. Таким образом, симпатические нервы стимулируют сердечную деятельность. Их максимальная стимуляция приводит к увеличению частоты сердечных сокращений в 3 раза и увеличению силы сердечных сокращений более чем в 2 раза. После приезда на учебно-тренировочный сбор (см. рис. 1, Б) ведущим параметром порядка стал показатель НН связанный с дыхательными движениями и отражающий влияние на работу сердца блуждающего нерва. В этих условиях возбудимость проводящих волокон понижается. В конце сбора (см. рис. 1, В) ведущим параметром порядка является VLF отражающий активность центральных эрготропных и гуморально-метаболических механизмов регуляции сердечного ритма [1], а после приезда в Сургут (кластер СП) ведущим параметром вновь стал показатель НН
В ситуации меняющихся внешних условий эрго-тропная система обеспечивает гомеостаз организма в период активной физической деятельности в новых условиях. Таким образом, можно предположить, что данные механизмы регуляции направлены на сохранение относительного постоянства внутренней среды организма.
Анализ результатов идентификации параметров в 5-мерном фазовом пространстве (табл. 2) показал, что общий объем квазиаттрактора в покое при перемещении в Кисловодск увеличился в 3 раза. В конце сбора, после адаптации, он уменьшился практически до исходного состояния - «Сургут-отъезд». Сразу после возвращения увеличился в 2 раза, что превысило исходные данные (СО) квазиаттракттора в 2 раза.
Ведущим параметром порядка, который существенно влияет на поведение вектора интегрально-временных характеристик ВСР в ХМАО (рис. 2, А) является показатель ИНБ (индекс напряжения Баев-ского), отражающий степень напряжения систем, регулирующих деятельность сердца, соотношение симпатических и парасимпатических влияний на него. После перемещения в Кисловодск (рис. 2, Б) смены ведущего параметра порядка не наблюдается, в конце УТС изменений также не произошло.
Перемещение в Сургут характеризуется сменой ведущего параметра порядка ИНБ на показатель ЧСС.
Вывод. Наибольшая хаотичность параметров квазиаттракторов в 4-мерном фазовом пространстве спектральных показателей вариационной пуль-сограммы до и после нагрузки у юношей выражена сразу после приезда в Кисловодск и перед отъездом домой. Анализ спектральных характеристик вариабельности сердечного ритма позволяет судить о том, что организм легкоатлетов Югры реагирует на стандартизированную нагрузку сменой ведущего параметра порядка, направленного на срочную адаптацию организма к изменившимся условиям. Литература
1. Бабунц И.В. Азбука анализа вариабельности сердечного ритма / И.В. Бабунц, Э.М. Мириджанян, Ю.А. Машаех. -Ставрополь, 2002. - 112 с.
М1|| 1111.
СИИ ПАР ИНБ ЧСС
8р02 СИМ ПАР ИНБ ЧСС
II1111 1111.
8р02 СИМ ПАР ИНБ ЧСС Зр02 СИМ ПАР ИНБ ЧСС
Рис. 2. Результаты идентификации параметров порядка вектора состояния интегральных и временных показателей вариационной пульсограммы юношей до и после физической нагрузки при исключении диагностических признаков: А. Сургут-отъезд; Б. Кисловодск-приезд; В. Кисловодск-отъезд; Г. Сургут-приезд. По оси абсцисс - интегральные и временные показатели вариационной пульсограммы у юношей до и после нагрузки, по оси ординат - значение показателей, усл. ед.
Таблица 2. Результаты идентификации параметров в 5-мерном фазовом пространстве интегральных и временных показателей вариационной пульсограммы у юношей до и после нагрузки
Интервалы Сургут (отъезд) Кисловодск(приезд) Кисловодск (отъезд) Сургут (приезд)
До После До После До После До После
Х1 2.0 3.0 3.0 2.0 4.0 3.0 3.0 3.0
Х2 18.0 18.0 15.0 11.0 10.0 13.0 16.0 6.0
Х3 15.0 15.0 25.0 17.0 18.0 21.0 17.0 20.0
Х4 226.0 445.0 232.0 357.0 197.0 278.0 207.0 177.0
Х5 37.0 37.0 24.0 38.0 15.0 30.0 28.0 44.0
УХ 2,02x106 13,34x106 6,26x106 5,07x106 2,13x106 6,83x106 4,73x106 2,8x106
Асимметрия До После До После До После До После
гХ1 0.10 0.08 0.10 0.03 0.00 0.03 0.30 0.23
гХ2 0.19 0.28 0.26 0.14 0.23 0.22 0.33 0.06
гх3 0.003 0.10 0.10 0.06 0.001 0.03 0.15 0.04
гх4 0.21 0.21 0.18 0.19 0.16 0.16 0.21 0.13
гх5 0.11 0.04 0.01 0.01 0.11 0.11 0.06 0.13
гХ 23.77 95.26 42.46 68.26 31.10 51.67 44.74 24.18
Условные обозначения: Х1 показатель асимметрии.
^р02, Х2 - СИМ, Х3 - ПАР, Х4 - ИНБ, Х5 - ЧСС, УХ - общий объем квазиаттрактора; гХ -
2. Еськов В.М. Программа идентификации параметров аттракторов поведения вектора состояния биосистем в m-мерном пространстве / В.М. Еськов, М.Я. Брагинский, С.Н. Русак, А.А. Устименко, Ю.В. Добрынин. - Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006613212. РОСПАТЕНТ. - М., 2006.
3. Повзун А.А. Сравнительный анализ сезонного изменения адаптационных возможностей организма спортсменок-лыжниц по показателям биологического ритма / А.А. Повзун, В.А. Григорьев, В.В. Апокин, Ю.С. Ефимова // Теория и практика физ. культуры. - 2010. - № 8. - С. 95-99.
4. Прохоров Б.Б. Медико-экологическое районирование и региональный прогноз здоровья населения России / Б.Б. Прохоров. - М. : Изд-во МНЭПУ. - 1996. - 72 с.
5. Селуянов В.Н. Подготовка бегуна на средние дистанции / В.Н. Селуянов. - М.: СпортАкадемПресс, 2001. - 104 с.
References
1. Babunts, I.V. ABCs of HRV analysis / I.V. Babunts, E.M. Miridzhanyan, Yu.A. Mashaekh. - Stavropol, 2002. - 112 P. (In Russian)
из ПОРТФЕЛЯ РЕДАКЦИИ
2. Es'kov, V.M. Program of identification of parameters of attractors of behavior of the state vector of biosystems in the m-dimensional space / V.M. Eskov, M.Ya. Braginsky, S.N. Rusak, A.A. Ustimenko, Yu.V. Dobrynin. - Certificate of official registration of software № 2006613212. ROSPATENT. - Мoscow, 2006. (In Russian)
3. Povzun, A.A. Comparative analysis of seasonal changes in the body adaptabilities of female skiers in terms of biorhythm / A.A. Povzun, V.A. Grigor'ev, V.V. Apokin, Yu.S. Efimova // Teoriya i praktika fizicheskoy kultury. - 2010. - № 8. - P. 95-99. (In Russian)
4. Prokhorov, B.B. Medico-ecological zoning and regional health forecast of Russian people / B.B. Prokhorov. - Moscow: Publishing h-se of IIEPU. - 1996. - 72 P. (In Russian)
5. Seluyanov, V.N. Training a middle-distance runner / V.N. Seluyanov. - Мoscow: SportAkademPress, 2001. - 104 P. (In Russian)
Информация для связи с автором: [email protected]
Поступила в редакцию 24.03.2014 г.
УДК: 314.01
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ И РЕЗЕРВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ
УЧАЩИХСЯ СРЕДНЕГО ПРИОБЬЯ 7-20 ЛЕТ
Доктор биологических наук О.Г. Литовченко Аспиранты В.Н. Собакарь, Г.Н. Шипилова
Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры», Сургут
2 "и
£ л а
ч—
■ о
0J и
а ■ тз с га
Ii
О (U .с Н
Ключевые слова: сердечно-сосудистая система, уроженцы Среднего Приобья.
Адаптационные возможности организма во многом обусловлены диапазоном функциональных резервов сердечно-сосудистой системы [1-3]. С медико-биологической точки зрения состояние здоровья ребенка определяется мощностью его функциональных резервов: чем выше функциональный резерв, тем ниже «цена адаптации». Факторы внешней среды, такие как длительное холодовое воздействие в условиях суровой зимы, особая фотопериодичность, непостоянство магнитных полей и жесткость космических излучений, способны напрямую оказывать ангио- и кардиотроп-ный эффекты на организм человека.
Возрастные процессы и адаптация к природно-климатическим условиям Севера определяют характер основных физиологических показателей сердечно-сосудистой системы учащихся г. Сургута.
Цель исследования - оценить функциональное состояние сердечно-сосудистой системы школьников и студентов, родившихся и проживающих в специфичных климатогеографических условиях Среднего Приобья.
Организация исследования. В исследовании мы определяли показатели сердечно-сосудистой системы у 1250 школьников и студентов, родившихся и проживающих в г. Сургуте. Все обследованные относились к первой и второй медицинским группам.
Результаты исследования и их обсуждение. Величины систолического объема (СО) и минутного объема крови (МОК) у сур-гутян с возрастом повышались, СО при этом изменялся в большей мере, чем МОК, так как одновременно уменьшалась частота сердечных сокращений (ЧСС). Наибольший прирост СО происходил в период полового созревания. Это сопровождалось урежением ЧСС и ростом СО, МОК, показателей артериального давления, что в целом способствовало обеспечению потребностей растущего организма. К завершению подросткового периода онтогенеза в обследуемых группах наблюдали снижение СО, увеличение ЧСС, снижение АД, что можно объяснить интенсивным ростом тела.
При анализе возрастных особенностей длительности сердечного цикла у уроженцев Среднего Приобья первого поколения (7-20 лет) было отмечено достоверное увеличение значений длительности интервала RR, Мо от периода второго детства к концу подросткового периода онтогенеза. Это соответствует общеиз-
вестному представлению об урежении ЧСС с возрастом в связи с усилением активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы.
Двойное произведение (ДП) представляет собой интегральную величину, объединяющую систолическое артериальное давление (АДС) и ЧСС. Отрицательная возрастная динамика величин ДП свидетельствовала об улучшении с возрастом у сургутян механической деятельности сердца и состояния аппарата кровообращения в целом и о более экономичной деятельности сердца и увеличении функционального резерва.
Скрининговые исследования ЭКГ позволяют выявить отклонения в функционировании сердца на ранних этапах их формирования, тем самым дают возможность предупредить заболевания, не дожидаясь их манифестации. Временные показатели ЭКГ обследованной группы сургутян отражали известные возрастные тенденции изменения изученных параметров ЭКГ. Однако в совокупности обнаруженные особенности ЭКГ могут рассматриваться как ранние предпосылки к последующему формированию пограничных состояний сердца.
Вывод. У сургутян - уроженцев Среднего Приобья наблюдались адаптивные изменения функционального состояния сердечно-сосудистой системы, в основе которых лежит напряжение регуляции, ведущее к снижению резервов кровообращения и формированию региональных особенностей. Функциональные показатели сердечно-сосудистой системы уроженцев Среднего Приобья характеризовались возрастными и региональными особенностями.
Литература
1. Агаджанян Н.А. Проблемы адаптации и учение о здоровье [Текст] / Н.А. Агаджанян, Р.М. Баевский, А.П. Берсенева. - М.: Изд-во РУДН, 2006. - 284 с.
2. Баевский Р.М. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения [Текст] / Р.М. Баевский, Г.Г. Иванов. - М.: Институт медико-биологических проблем, ММА, 2000. - 253 с.
3. Казначеев В.П. Механизмы адаптации человека в условиях высоких широт [Текст] / В.П. Казначеев, В.Ю. Куликов, Л.Е. Панин. - Л.: Медицина, 1980. - 199 с.
Информация для связи с автором: [email protected]
Поступила в редакцию 10.04.2014 г.
