CC BY
27ВЛИЯНИЕ ОДНОКРАТНОГО НОРМОБАРИЧЕСКОГО ГИПОКСИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОВЦОВ
УДК/UDC 796.03
Поступила в редакцию 28.09.2021 г.
Информация для связи с автором: [email protected]
Доктор биологических наук, профессор Р.В. Тамбовцева1
Кандидат педагогических наук, доцент Ю.Л. Войтенко1
Кандидат педагогических наук, доцент А.И. Лаптев1
1Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК), Москва
EFFECTS OF SiNGLE N0RM0BARIC HYPOXIC EXPOSURE ON PHYSiOLOGiCAL INDICATORS OF SWIMMERS
Dr. Biol., Professor R.V. Tambovtseva1
PhD, Associate Professor Yu.L. Voitenko1
PhD, Associate Professor A.I. Laptev1
1 Russian State University of Physical Culture, Sports, Youth and Tourism (SCOLIPE), Moscow
Аннотация
Цель исследования - оценка влияния искусственной нормобарической гипоксии на биохимические и физиологические показатели при работе в аэробной зоне мощности спортсменов-пловцов. Методика и организация исследования. В научном эксперименте приняли участие высококвалифицированные спортсмены, специализирующиеся в плавании. Спортсмены выполняли стандартизированный лабораторный тест ступенчато-возрастающей мощности при использовании однократного нормобарического стимула. Оценивали сдвиги физиологических и биохимических показателей. Было показано, что использование однократной нормобарической гипоксии при работе в аэробной зоне мощности оказывает значимое положительное влияние на аэробную производительность спортсменов.
Результаты исследования и выводы. Полученные результаты показали различную реакцию биохимических и физиологических параметров организма спортсменов-пловцов под воздействием однократного гипоксического стимула при работе аэробной направленности. Эффективность использования гипоксической нагрузки на организм и устойчивость к кислородной недостаточности, в сочетании с рабочей гипоксией нагрузки, будет во многом определяться быстротой восстановления всех функциональных систем, участвующих в работе. Однократное гипоксическое воздействие при выполнении аэробной работы не вызывает угнетения адаптационных механизмов, и этот вариант воздействия может оказать положительное влияние на повышение физической работоспособности с заданной мощностью.
Ключевые слова: гипоксия, спортсмены-пловцы, работоспособность, аэробная производительность.
Abstract
Objective of the study was to assess the effects of artificial normobaric hypoxia on the biochemical and physiological indicators of swimmers working in the aerobic power zone.
Methods and structure of the study. The study was carried out at the Research Institute of Sports and Sports Medicine of Russian State University of Physical Culture, Sports, Youth and Tourism. Sampled for the study were apparently healthy short- and middle-distance swimmers, who were split into the Experimental (EG) and Control (CG) Groups, 10 people each. The athletes were asked to perform a step load test on the Monark Ergomedic 894E Peak Bike vertical cycle ergometer (Sweden). Their aerobic performance was evaluated in terms of volume, intensity and time of work using the hardware and software complex Ergomax (Russia) and specialized software (Patent No. 83004). The spirometric studies were conducted using the Cortex METALYZER 3B-R2 gas analyzer (Germany). The following gas exchange indicators were recorded: lung ventilation (LV), exhaled O2 and CO2 levels; O2 consumption (VO2). HR was measured using Polar T34 pulsometer (Finland). The blood lactate concentration (HLa, mmol/l) was measured by the electrochemical method using the NOVA Biomedical Lactate Plus (USA) analyzer. The capillary blood samples were taken in a quiescent state before the test and at the 3rd, 5th, 7th, and 10th minutes after the test. The pulse oximetry method (stationary - NONIN 8600, USA; carpal- MD300W, China) was used to record blood oxygenation (SO2). HR and blood oxygenation during the hypoxic tests were recorded in three stages: at rest - before the hypoxic exposure, for 1 min; during the 30-min exposure to the 9% O2 gas mixture; after the hypoxic exposure (recovery period) - under normal breathing conditions, for 3 minutes. Blood oxygenation and HR were recorded during the hypoxic test with a step of 10 seconds: before the hypoxic stimulus - at rest, for 1 minute; during the 30-min exposure to the 9% O2 gas mixture; after the hypoxic exposure (recovery period) - under normal breathing conditions, for 3 minutes. Results and conclusion. The findings showed an ambiguous reaction of the biochemical and physiological characteristics of the swimmers' body to the single hypoxic exposure when working in the aerobic mode. The efficiency of hypoxic exposure on the body and individual hypoxic tolerance rate, when coupled with load hypoxia, is largely determined by the rate of recovery of all the body functional systems involved.
Keywords: hypoxia, swimmers, working capacity, aerobic performance.
Введение. В настоящее время уже имеется большое количество научной литературы по влиянию гипоксии на физическую и умственную работоспособность, и на состояние
здоровья людей и спортсменов [1, 4, 5]. Тем не менее, эта проблема продолжает быть актуальной и до нынешнего времени [2, 3]. Спортивная деятельность охватывает большой
№1 • 2022 Январь | Yanuary
http://www.teoriya.ru
□ и
£ г. CL
ч—
О 0J и
2 CL ' -о с га
О (U .с Н
круг проблем, связанных, прежде всего, с огромными нагрузками спортсменов, в тренировочном и соревновательном периодах, высоким запросом к полученным результатам, вопросом правильного и эффективного восстановления и поддержания здоровья тренирующихся [8, 9]. При этом особое внимание должно уделяться внимательному рассмотрению и изучению тех внутренних метаболических сдвигов, которые всегда возникают при выполнении физических нагрузок. Одной из серьезных проблем, с которой постоянно сталкивается организм спортсмена, - это кислородная недостаточность [2, 4, 5]. Гипоксия неизбежно сопровождает состояние усиливающейся функциональной активности. Причем, эти гипоксические состояния по своей напряженности оказываются весьма неодинаковыми и связаны с несоответствием энергетического запроса организма и возможностью ресин-теза энергетической «валюты» клеток за счет потребления кислорода. Между тем, гипоксические состояния являются мощным фактором адаптационных процессов в организме и способствуют формированию и закреплению эффекта тренировочных нагрузок. Специфические эффекты кислородной недостаточности при работе в разных зонах мощности нагрузки могут изменяться под влиянием других вариантов гипоксии [6, 7]. Эффекты, которые возникают от перекрестных адаптационных процессов в сочетании с разными гипок-сическими вариантами, по сути, потенцируют метаболизм и оказывает значимое влияние на адаптацию к уже имеющемуся и постоянно действующему стимулу гипоксии нагрузки [2, 4, 5]. Выбор наиболее эффективных гипоксических комбинаций с различными нагрузками, стимулирующих и расширяющих компенсаторные возможности и механизмы, поможет реализовать методологические тренировочные варианты в спорте высших достижений.
Цель исследования - оценка влияния искусственной нормобарической гипоксии на биохимические и физиологические показатели при работе в аэробной зоне мощности спортсменов-пловцов.
Методика и организация исследования. Научное исследование было проведено в НИИ спорта и спортивной медицины Российского государственного университета физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК). Спортсмены, специализирующиеся в плавании на короткие и средние дистанции, в составе по 10 человек в экспериментальной и контрольной группах, на момент проведения эксперимента были здоровы, осмотрены и допущены врачом к участию в эксперименте и дали информированное согласие. Исследование проведено с соблюдением всех принципов гуманности и этических норм согласно Хельсинской декларации, 2000 г. и Директив Европейского сообщества 86/609.
Спортсмены выполняли тест ступенчато возрастающей нагрузки на велоэргометре Monark 894 E (Швеция). Оценивались аэробная производительность в величинах объема, интенсивности и времени выполнения работы с помощью аппаратно-программного комплекса «Эргомакс» (Россия), со специализированным программным обеспечением (Патент № 83004). Газоанализ был проведен с помощью газоаналитического комплекса Cortex METALYZER 3 B-R2 (Германия). Оценивались следующие показатели газообмена: легочная вентиляция (ЛВ), концентрация кислорода и угле-
Сатурация крови и ЧСС при однократном гипоксическом воздействии,
кислого газа выдыхаемого воздуха, потребление О2 (VO2). Частоту сердечных сокращений (ЧСС) определяли с помощью Polar T34 (Финляндия). Концентрацию лактата в крови (HLa, ммоль/л) определяли электрохимическим методом с помощью анализатора NOVA Biomedical Lactate Plus (США). Забор капиллярной крови осуществляли в состоянии покоя до выполнения теста и на 3-й, 5-й, 7-й и 10-й минутах после окончания работы. С помощью пульсоксиметров (стационарного NONIN 8600, США; запястного MD300 W, Китай) измерялась сатурация крови (SO2). Оценивали параметры насыщения Hb кислородом и ЧСС во время гипоксической пробы шагом в 10 с. Полученные результаты фиксировали до гипоксиче-ского стимула в течение 1 мин в состоянии покоя; во время 30 мин дыхания газовой смеси с 9 % содержанием кислорода; при обычном дыхании в течение 3 мин после гипоксиче-ского воздействия в период восстановления.
Результаты исследования и их обсуждение. В ходе проведенного эксперимента было показано, что t
работы
в аэ-
робной зоне мощности у спортсменов экспериментальной группы в среднем составило 12 мин 11 с с вариацией ±11 %, относительное VO2ma¡( достигло 52 мл/мин/кг с вариацией ±10 %, а порог анаэробного обмена составил 74 0% от МПК. Воздействие NH определяется сочетанием силы применяемого гипоксического стимула ^02) и продолжительностью гипоксической экспозиции. Динамика ЧСС и SO2 во время однократной 30-минутной гипоксической экспозиции отмечает тенденцию к повышению частоты сердечных сокращений и снижению сатурации крови в экспериментальной группе (см. таблицу).
Динамика параметров ЧСС и сатурации кислорода при 30-минутном гипоксическом воздействии (±Д) до и после однократного гипоксического воздействия составила + 10,5 и -10,3 соответственно.
Оценка параметров оксигенации крови и ЧСС показала, что однократное NН воздействие приводит к снижению степени SO2 крови и росту ЧСС, что связано с некоторой напряженностью в работе кардиореспираторной системы и снижению транспорта кислорода в организме. При снижении доставки кислорода увеличивается доля анаэробных гликолитических процессов в энергообеспечении, о чем свидетельствует рост неметаболического излишка выделения углекислого газа (ЕхсС02).
-Восстановление (исход) •
-Восстановление (однократная гипоксия)
50
х
Д 45 ^ 40
>
— 35
X
£ 30
ш
^ 25 £
¡к 20 £
I 15
ш
ш 10
2 мин 3 мин 4 мин 5 мин 6 мин 7 мин 8 мин 9 мин 10 мин 11 мин Время восстановления
Рис. 1. Динамика показателя VЕ (л/мин) от t восстановления после выполнения аэробной нагрузки при однократном гипоксическом воздействии
до аэробной работы на велоэргометре (X ±о, п = 5)
Наименование показателя Единицы измерения Однократное гипоксическое воздействие на гипоксикаторе, до аэробной работы
Исходное состояние Гипоксическая проба Восстановление
Время мин 1 30 3
ЧСС уд/мин 76±4,23 84±6,02 76±5,60
so, % 97±1,53 85±5,74 91±3,52
34
http://www.teoriya.ru
№!• 2022 Январь | Yanuary
—•—
TO 14
^
О a. 13
О
^ и 12
s I
s
cc 11
I
Ф % 10
Ю
Ф a i 9
0 о
с о 8
i
ш x 7
0
> 6
Восстановление (исход) -
-Восстановление (однократная гипоксия)
2 мин 3 мин 4 мин 5 мин 6 мин 7 мин 8 мин 9 мин 10 мин11 мин Время восстановления
Рис. 2. Динамика показателя УО2 (мл/мин/кг) от t восстановления после выполнения аэробной нагрузки при однократном гипоксиче-ском воздействии
-Восстановление (исход)
-Восстановление (однократная гипоксия)
5 §
™ it m гп
55 50
40 35
2 мин 3 мин 4 мин 5 мин 6 мин 7 мин 8 мин 9 мин 10 мин 11 мин Время восстановления
Рис. 3. Динамика показателя УЕ/УО2 от t восстановления после выполнения аэробной нагрузки при однократном гипоксическом воздействии
Показано, что при однократном гипоксическом воздействии средняя величина t работы на велоэргометре увеличивается незначительно, всего на 1,8 %, значимо снижаются ЧСС и относительная W работы на всех этапах работы. Порог анаэробного обмена падает на 7,5 0% и снижается VO2.
Анализ динамики изменения концентрации лактата в крови показал, что его уровень уменьшается на всех этапах обследования и достоверно снижается на 7 и 10-й минутах в восстановительном периоде, что может быть связано с большей активацией субстратного и окислительного фос-форилирования и интенсификацией аэробного синтеза аде-нозинтрифосфорной кислоты.
На рис. 1-3 представлена динамика зависимости параметров вентиляции легких, уровня потребления О2 и вентиляционного эквивалента по кислороду от времени восстановления в восстановительном периоде после выполнения аэробного тестирования с воздействием гипоксического стимула и без его влияния.
Показано, что данные физиологические показатели значимо снижаются в восстановительном периоде на 5, 7, 10-х мин в период восстановления. Вентиляция легких и уровень потребления кислорода при гипоксическом воздействии выходит на постоянный уровень на 5-7-х мин, причем значимо при воздействии однократного гипоксического стимула, а вентиляторный компонент - на 10-й мин.
Таким образом, оценка полученных параметров показывает, что однократное нормобарическое гипоксическое воздействие может оказать положительное влияние на повышение устойчивости к рабочей гипоксии при работе в аэробной и аэробно-анаэробной зонах мощности.
Выводы. Полученные результаты говорят о различной реакции биохимических и физиологических параметров организма спортсменов-пловцов под воздействием однократного гипоксического стимула при работе аэробной направ-
ленности. Эффективность использования гипоксической нагрузки на организм и устойчивость к кислородной недостаточности, в сочетании с рабочей гипоксией нагрузки, будет во многом определяться быстротой восстановления всех функциональных систем, участвующих в работе. Однократное гипоксическое воздействие при выполнении аэробной работы не вызывает угнетения адаптационных механизмов, и этот вариант воздействия может оказать положительное влияние на повышение физической работоспособности с заданной мощностью.
Литература
1. Бреслав И.С. Дыхание и мышечная активность человека в спорте / И.С. Бреслав, Н.И. Волков, Р.В. Тамбовцева. - М.: Советский спорт, 2013. - 334 с.
2. Бурых Э.А. Общие закономерности и индивидуальные особенности интегративного ответа организма человека на воздействие острой нормобарической гипоксии: автореф. дис. ... докт. мед. наук: 03.03.01 / Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук. - Санкт-Петербург, 2020. - 40 с.
3. Иорданская Ф.А. Гипоксия в тренировке спортсменов и факторы, повышающие ее эффективность: монография / Ф.А. Иорданская.
- М.: Советский спорт, 2015. - 160 с.
4. Колчинская А.З. Интервальная гипоксическая тренировка в спорте / А.З. Колчинская. - М.: Спортивная медицина, 2008. - № 1.
- С. 9-25.
5. Колчинская А.З. Кислород, физическое состояние работоспособность / А.З. Колчинская. - Киев: Наука думка, 1991. - 208 с.
6. Самойлов В.О. Влияние интервальных гипоксических тренировок на функциональное состояние человека в условиях гипоксиче-ской гипоксии / В.О. Самойлов, А.Л. Максимов, Е.Б. Филиппова и др. // Вестник Российской военно-медицинской академии. -2014. - № 4 (48). - С. 158-163.
7. Сметанин В.Я. Воздействие различных режимов интервальной гипоксической тренировки на кардиореспираторные и гематологические функции / В.Я. Сметанин // Физиология человека. -2000. - Т. 26. - № 4. - С. 73-82.
8. Тамбовцева Р.В. «Гипоксия нагрузки» в условиях напряженной мышечной деятельности / Р.В. Тамбовцева, Н.И. Волков, И.А. Никулина // Матер. Международной науч.-практ. конференции. -Минск: БПУФК, 2014. - С. 82-84.
References
1. Breslav I.S., Volkov N.I., Tambovtseva R.V. Dykhanie i myshechna-ya aktivnost cheloveka v sporte [Breathing and muscular activity in sport]. Moscow: Sovetskiy sport publ., 2013, 334 p.
2. Burykh E.A. Obshchie zakonomernosti i individualnye osobennosti integrativnogo otveta organizma cheloveka na vozdeystvie ostroy normobaricheskoy gipoksii [General patterns and individual characteristics of integrative response of human body to effects of acute normobaric hypoxia]. Doct. Diss. Abstract: 03.03.01 Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Russian Academy of Sciences. St. Petersburg, 2020. 40 p.
3. lordanskaya F.A. Gipoksiya v trenirovke sportsmenov i faktory, povyshay-ushchie ee effektivnost [Hypoxia in athletic training and performance enhancing factors]. Moscow: Sovetskiy sport publ., 2015. 160 p.
4. Kolchinskaya A.Z. Intervalnaya gipoksicheskaya trenirovka v sporte [Interval hypoxic training in sports]. Moscow: Sportivnaya meditsina publ., 2008. No. 1. pp. 9-25.
5. Kolchinskaya A.Z. Kislorod, fizicheskoe sostoyanie rabotosposobnost [Oxygen, physical condition, performance]. Kiev: Nauka dumka publ., 1991. 208 p.
6. Samoylov V.O., Maksimov A.L., Filippova E.B. et al. Vliyanie inter-valnykh gipoksicheskikh trenirovok na funktsionalnoe sostoyanie cheloveka v usloviyakh gipoksicheskoy gipoksii [Effect of interval hypoxic training on human functional state under hypoxic hypoxia]. Vestnik Rossiyskoy voenno-meditsinskoy akademii. 2014. No. 4 (48). pp. 158-163.
7. Smetanin V.Y. Vozdeystvie razlichnykh rezhimov intervalnoy gipoksicheskoy trenirovki na kardiorespiratornye i gematologicheskie funkt-sii [Impact of different modes of interval hypoxic training on cardiorespiratory and hematological functions]. Fiziologiya cheloveka [Human physiology]. 2000. V. 26. No. 4. pp. 73-82.
8. Tambovtseva R.V., Volkov N.I., Nikulina I.A. «Gipoksiya nagruzki» v usloviyakh napryazhennoy myshechnoy deyatelnosti [Load hypoxia in conditions of strenuous muscular activity]. Proc. International research-practical. conferences. Minsk: BPUFK publ., 2014. pp. 82-84.
9. Hollis, B.A., Influence of intermittent hypoxic training on muscle energetic and exercise tolerance / J. Fulford, A. Vanhatalo, C.R. Pedlar, A.M. Jones // J. Appl Physiol. 2013. V. 114. Р. 611-619.
№1 • 2022 Январь | Yanuary
http://www.teoriya.ru
45
30
