CC BY
14влияние гипероксии на восстановление показателей углеводного обмена при выполнении физической нагрузки анаэробной направленности
УДК/UDC 612.06 (043)
Поступила в редакцию 10.05.2021 г.
Доктор биологических наук, доцент О.Н. Кудря1
Соискатель Д.Ф. Алиев1
1Сибирский государственный университет физической культуры и спорта, Омск
IMPACT OF HYPEROXIA ON CARBOHYDRATE REBALANCING AFTER ANAEROBIC PHYSICAL LOADS
Dr. Biol., Associate Professor o.N. Kudrya1 Applicant D.F. Aliev1
1Siberian State University of Physical Culture and Sport, Omsk
Информация для связи с автором: olga27ku@mail.ru
Аннотация
Цель исследования - определить влияние гипероксии на восстановление показателей углеводного обмена у спортсменов после выполнения нагрузки в анаэробно-гликолитическом режиме.
Методика и организация исследования. В экспериментальном исследовании принимали участие пловцы 16-17 лет (n=30). Спортивная квалификация - I взрослый разряд, КМС. Спортсмены дышали 93±3% гипероксической смесью в течение 10 мин сразу после окончания тренировочного занятия анаэробно-гликолитической направленности.
Результаты исследования и выводы. В ходе исследования было выявлено, что дыхание гипероксической смесью в течение 10 мин после нагрузок анаэробно-гликолитической направленности влияет на восстановление показателей углеводного обмена.
Наибольшая эффективность воздействия нормобарической гипероксии отмечена у спортсменов с адренергической активностью регуляторных механизмов, что позволяет использовать дифференцированный подход к выбору внетренировочных средств восстановления в спорте.
Ключевые слова: дыхательная смесь с повышенным содержанием кислорода, лактат, глюкоза, физическая нагрузка.
Abstract
Objective of the study was to determine the impact of hyperoxia on carbohydrate rebalancing in athletes working in the anaerobic glycolytic mode. Methods and structure of the study. The experiment involved the 16-17 year-old swimmers (n=30) having the sports qualifications of the 1st senior degree and Candidate Masters of Sport. The athletes breathed 93±3% hyperoxic gas mixture for 10 minutes immediately after training in the anaerobic glycolytic mode. Results and conclusions. The study found that breathing with the hyperoxic gas mixture for 10 minutes after exercising in the anaerobic glycolytic mode contributes to carbohydrate rebalancing.
Normobaric hyperoxia was found to be the most effective in application to athletes with adrenergic regulation, which allows a differentiated approach to the selection of extracurricular recovery means in sports.
Keywords: gas mixture with higher concentration of oxygen, lactate, glucose, physical load.
Введение. Использование гипероксических газовых смесей в качестве эргогенного средства в практике спорта обусловлено тем, что выполнение нагрузок высокой интенсивности связано с формированием тканевой гипоксии вследствие увеличения кислородного запроса и снижения рО2 крови [6, 10]. Многие исследователи, однако, считают эффекты гипероксического воздействия неубедительными и требующими обоснованных доказательств [5, 9]. Существующие противоречия вызваны рядом причин: разными протоколами исследования, длительностью экспозиции, характером выполняемой физической нагрузки, процентным содержанием кислорода во вдыхаемой смеси [7], индивидуальной реакцией организма на гипероксическое воздействие [4].
Неоднозначные мнения специалистов обуславливают необходимость изучения эффектов и механизма действия гипероксических смесей, поскольку способность быстрого
восстановления констант организма после физических нагрузок определяет результат во многих видах спорта.
Цель исследования - определить влияние дыхательной смеси с повышенным содержанием кислорода на восстановление показателей углеводного обмена у спортсменов после выполнения нагрузки в анаэробно-гликолитическом режиме.
Методика и организация исследования. В экспериментальном исследовании принимали участие юноши 16-17 лет (n=30), специализирующиеся в плавании на средние дистанции. Стаж занятий спортом - 8-10 лет, квалификация - I взрослый разряд, КМС.
В качестве дыхательной смеси использовали газовую смесь с содержанием кислорода 93±3 %, которая создавалась при помощи кислородного концентратора Life Style (производство США). Забор крови осуществляли с безымянного пальца левой руки до тренировки в условиях относительного покоя, на 3-й, 10-й и 20-й минутах сроч-
ного восстановления после тренировочного занятия. Для определения концентрации молочной кислоты и глюкозы использовали автоматический биохимический анализатор Super Easy (производство Германия), диапазон измерения глюкозы - 0,6-50 ммоль/л, лактата - 0,5-30 ммоль/л. Исследование проводилось по схеме линейного эксперимента.
Первое тестирование выполнялось в качестве контрольного, без использования гипероксической смеси. В основной части тренировочного занятия спортсмены выполняли упражнения анаэробно-гликолитической направленности (ЧСС 170-180 уд/мин): четыре серии - 4 х50 м кроль на груди максимально быстро, отдых между упражнениями в серии -10 с. После каждой серии - равномерное плавание в медленном темпе 600 м (активный отдых в течение 12 мин). Контроль за интенсивностью выполняемой нагрузки осуществляли с помощью мониторов сердечного ритма Polar RCX 5 (производство США). Второе тестирование проводили через пять-семь дней. Сразу после окончания тренировочного занятия, содержание которого полностью совпадало с первым тестированием, испытуемые дышали смесью с повышенным содержанием кислорода при нормальном атмосферном давлении в течение 10 мин.
Для определения типа вегетативной регуляции проводили запись кардиоритмограммы в условиях относительного покоя с использованием АПК «Полиспектр-8» (ООО «Нейро-софт», г Иваново) в течение 5 мин в положении лежа, в соответствии с Международным стандартом (1996): анализу подвергались показатели статистического и спектрального методов анализа вариабельности ритма сердца.
Результаты исследования и их обсуждение. Результаты исследования показали, что при выполнении нагрузок анаэробно-гликолитической направленности у пловцов отмечается значительное увеличение молочной кислоты (10,78±0,20 ммоль/л) и повышение уровня глюкозы (5,40±0,08 ммоль/л). Дыхание гипероксической смесью в течение 10 мин после окончания тренировочного занятия привело к ускорению процесса утилизации лактата в период срочного восстановления: отмечено статистически значимое снижение концентрации лактата на 10-й мин (контроль - 7,73±0,25 ммоль/л, гипероксия - 7,12±0,15 ммоль/л) и 20-й мин (контроль - 6,68±0,27 ммоль/л, гипероксия -5,38±0,10 ммоль/л) восстановления. Статистически значимых изменений концентрации глюкозы при использовании гипероксии выявлено не было.
При анализе результатов исследования отмечен значительный индивидуальный разброс показателей: у некоторых спортсменов при выполнении физической нагрузки концентрация глюкозы снижалась, концентрация лактата была ниже среднегрупповых значений.
По мнению специалистов, нагрузка кислородом, даже в условиях нормобарической оксигенации, является для организма стрессогенным фактором [2]. Главную роль в адаптационной перестройке организма в ответ на раздражающие факторы внешней среды играет вегетативная нервная система (ВНС), которая реагирует на стресс уже спустя несколько секунд после его воздействия, влияет на органы и ткани, регулирует обмен веществ [8]. Мы предположили, что спортсмены с различным исходным состоянием вегетативной нервной системы будут иметь индивидуальные особенности реагирования при дыхании гипероксической смесью. Испытуемые были разделены на три группы в зависимости от исходного типа вегетативной регуляции: 1-я группа (ваготония, п=8) - преобладает активность парасимпатическиого отдела ВНС (ИН<30, тип спектра HF>LF>VLF), 2-я группа (нормотония, п=16) - уравновешенное влияние со стороны отделов ВНС (ИН=31-100, тип спектра HF>LF>VLF), 3-я группа (симпатикотония, п=6) - преобладает активность симпатического отдела ВНС (ИН>101, тип спектра LF>HF>VLF).
С ростом тренированности у спортсменов преобладающим становится активность парасимпатического отдела ВНС, а состояние симпатикотонии, как правило, связано с развитием стрессорных состояний вследствие нарушений процессов адаптации и сопровождается снижением физической работоспособности. Известно, что симпатический отдел выполняет стресс-реализующую функцию и участвует в мобилизации функций организма при выполнении физических нагрузок, стимулируя мобилизацию гликогена и выброс глюкозы в кровь. Длительное преобладание активности симпатического отдела ведет к исчерпанию адренергических механизмов регуляции и снижению функциональных резервов организма при выполнении мышечной деятельности [1].
На наш взгляд, именно истощение функциональных резервов симпато-адреналовой системы является причиной снижения концентрации глюкозы при выполнении физической нагрузки у пловцов 3-й группы (симпатикотония), в то время как у спортсменов 1-й и 2-й групп уровень глюкозы повышался. К 20-й мин срочного восстановления показатели уровня глюкозы у всех испытуемых достигли фоновых зна-
Показатели углеводного обмена у спортсменов с разным исходным состоянием вегетативной нервной системы после выполнения нагрузки анаэробно-гликолитической направленности (M±m)
¡и
V-□
. ±i и
га у
г.
ч—
. О OJ
га
V-
■ -О С
га
^
О (U .с Н
Группы Покой Нагрузка 10-я мин восстановления 20-я мин восстановления
Глюкоза, ммоль/л
1 5,07±0,07 5,53±0,17 5,30±0,05 5,17±0,04
Контроль 2 4,90±0,14 5,32±0,20 5,14±0,11 4,86±0,26
3 5,34±0,27 4,79±0,18(1/3, 2/3) 5,19±0,27 5,39±0,26
1 5,08±0,10 5,63±0,09 5,17±0,08 5,10±0,10
Гипероксия 2 4,88±0,09 5,52±0,10 4,89±0,12 4,81±0,10
3 5,50±0,11 4,80±0,14(1/3, 2/3) 5,75±0,09" 5,52±0,09
Лактат, ммоль/л
1 1.31±0,05 11,59±0,30 7,69±0,25 6,13±0,33 (47%)
Контроль 2 1,30±0,04 11,49±0,73 8,11±0,42 6,99±0,48(40%)
3 1,25±0,11 9,66±0,31(1/3, 2/3) 6,78±0,23 6,59±0,31(31%)
1 1,33±0,04 11,20±0,37 7,46±0,21 5,66±0,14(48%)
Гипероксия 2 1,21±0,07 11,08±0,25 7,30±0,23 5,43±0,16" (49%)
3 1,28±0,08 9,29±0,26(1/3, 2/3) 6,19±0,38 4,88±0,13"(48%)
Примечание: 1/3, 2/3 - различия статистически значимы между группами при р<0,05; лями «контроль - гипероксия» одной типологической группы при р<0,05.
■ различия статистически значимы между показате-
44
http://www.teoriya.ru
№10^ 2021 Октябрь | October
Физиология спортА
чений (табл. 1). Уменьшение выброса глюкозы в кровь ограничивает доступность субстрата, и, соответственно, эффективность гликолитического энергообразования, для оценки которого используют показатели максимальной концентрации молочной кислоты. Действительно, полученные результаты показали статистически значимое снижение лактата и емкости анаэробного гликолиза у спортсменов 3-й группы с адренергическим типом регуляции по сравнению со спортсменами 1 -й и 2-й групп (см. таблицу). Утилизация молочной кислоты в процессе срочного восстановления у пловцов 3-й группы замедленна на 20-й мин, ее концентрация достигает 6,59±0,31 ммоль/л (снижение на 31 % от максимальной), в то время как у спортсменов 1-й группы - 6,13±0,33 ммоль/л (на 47 %), у спортсменов 2-й группы - 6,99±0,48 ммоль/л (на 40 %).
Исследователи отмечают, что положительные эффекты гипероксии на организм связаны с перестройкой нейро-гуморальной регуляции, в результате которой происходит усиление парасимпатических влияний и уменьшение симпатических. Киселев С. О. (2000) установил, что гипероксия способствует сопряжению в работе гормонального и меди-аторного звеньев симпато-адреналовой системы, рассогласование в работе которых наблюдается при напряжении ре-гуляторных систем [3].
Дыхание гипероксической смесью после физической нагрузки не повлияло на скорость восстановления глюкозы у спортсменов ваготоническим и нормотоническим типом регуляции, изменения были выявлены у спортсменов с активностью адренергических регуляторных механизмов на 10-й мин восстановления и сопровождались повышением уровня глюкозы по сравнению с контрольным тестированием (табл. 1). Ускорение утилизации молочной кислоты после дыхания гипероксической смесью отмечено в группах с нормо-тоническим и симпатикотоническим типом регуляции, концентрация достигла 5,43±0,16 ммоль/л и 4,88±0,13 ммоль/л, соответственно.
Выводы. Влияние нормобарической гипероксии на показатели углеводного обмена после выполнения гликолити-ческой нагрузки зависит от исходного вегетативного тонуса: наибольшая эффективность однократного воздействия ги-пероксической смеси выявлена у спортсменов с преобладающим тонусом симпатического отдела ВНС. Выявленные особенности воздействия гипероксии связаны, вероятно, с нормализацией работы регуляторных механизмов у данной группы спортсменов и обусловлены восстановлением функ-
циональной активности симпатического отдела вследствие согласованной работы его медиаторного и гормонального звеньев. Полученные данные позволяют реализовать индивидуально-типологический подход при использовании гипе-роксических смесей в качестве эргогенного средства восстановления в практике спорта. Литература
1. Гаврилова Е.А. Спорт, стресс, вариабельность / Е.А. Гаврилова.
- М.: Sport, 2015. - 167 с.
2. Изместьева О.С. Влияние экспозиции крыс в кислородной атмосфере с умеренным давлением на резистентность эритроцитов к гемолизу / О.С. Изместьева, Л.А. Дзиковская, Л.П. Жаворонков // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины.
- 2020. - Т. 169. - № 2. - С. 156-160.
3. Киселев С.О. Влияние гипербарической оксигенации на состояние симпато-адреналовой системы / С.О. Киселев, М.А. Лобов, В.А. Губкина // Альманах клинической медицины. - 2000. - № 3.
- С. 217-225.
References
1. Gavrilova E.A. Sport, stress, variabelnost [Sports, stress, variability]. Moscow: Sport publ., 2015. 167 p.
2. Izmesteva O.S., Dzikovskaya L.A., Zhavoronkov L.P. Vliyanie ekspozitsii krys v kislorodnoy atmosfere s umerennym davleniem na rezistentnost eritrotsitov k gemolizu [Effect of rats' exposure to moderate pressure oxygen atmosphere on erythrocyte resistance to hemolysis]. Byulleten eksperimentalnoy biologii i meditsiny. 2020. V. 169. No. 2. pp. 156-160.
3. Kiselev S.O., Lobov M.A., Gubkina V.A. Vliyanie giperbaricheskoy oksigenatsii na sostoyanie simpato-adrenalovoy sistemy [Effect of hyperbaric oxygenation on sympatho-adrenal system status]. Almanakh klinicheskoy meditsiny. 2000. No. 3. pp. 217-225.
4. Cardinale D.A. et al. Influence of Hyperoxic-Supplemented High-Intensity Interval Training on Hemotological and Muscle Mitochondrial Adaptations in Trained Cyclists. Front. Physiol. 2019. Jun 14(10). P. 730. doi: 10.3389/fphys.2019.00730.
5. Freitag N. Acute Low-Dose Hyperoxia during a Single Bout of High-Intensity Interval Exercise Does Not Affect Red Blood Cell Deformability and Muscle Oxygenation in Trained Men-A Randomized Crossover Study. Sports (Basel). 2020. Jan 4. No. 8 (1). Р. 4. doi: 10.3390/sports8010004.
6. Kon M., Nakagaki K., Ebi Y. Effects of all-out sprint interval training under hyperoxia on exercise performance. Physiol. Rep. 2019. Jul. 7(14). р. 14194. doi: 10.14814/phy2.14194.
7. Mallette M.M., Stewart D.G., Cheung S.S. The Effects of Hyperoxia on Sea-Level Exercise Performance, Training, and Recovery: A Meta-Analysis. Sports Med. 2018. Jan. 48 (1). pp. 153-175.
8. McCorry L.K. Physiology of the autonomic nervous system. Am. J. Pharm Educ.. 2007. Aug 15. No. 71 (4). Р. 78. doi: 10.5688/aj710478.
9. Murray K. Normobaric hyperoxia training in elite female hockey players. J. Sports Med. Phys Fitness. 2016.Dec; 56 (12). Р. 14881493.
10. Porter M.S., Fenton J., Reed K.E. The effects of hyperoxia on repeated sprint cycling performance & muscle fatigue. J. Sci. Med. Sport. 2019. Dec; 22 (12). pp. 1344-1348.
НОВЫЕ КНИГИ
теория и практика прыжков на лыжах с трамплина и лыжного двоеборья: учебник / в.в. зебзеев, н.б. новикова, о.с. зданович, г.г. Захаров, и.г. иванова. - чайковский чайковский государственный институт физической культуры, 2020 Г. - 479 С.
^N-978-5-94720-056-0
Учебный материал содержит исторические сведения, характеризующие особенности становления и развития прыжков с трамплина и лыжного двоеборья, а также научно-методические и практические аспекты подготовки спортсменов. С учетом материалов научных исследований российских и зарубежных специалистов представлено описание технической подготовки прыгунов с трамплина и двоеборцев. Изложены методические основы физической и психологической подготовки, раскрыты особенности соревновательной и профессиональной деятельности прыгунов с трамплина и двоеборцев. Рассмотрены вопросы построения различных по продолжительности циклов подготовки и контроля за подготовленностью спортсменов в прыжках с трамплина и двоеборья.
Учебник предназначен для образовательных учреждений высшего образования, осуществляющих образовательную деятельность по направлению подготовки 49.03.01 - «Физическая культура», студентов, магистрантов, аспирантов, преподавателей, тренеров и специалистов по прыжкам на лыжах с трамплина и лыжному двоеборью.
