CC BY
12ВЛИЯНИЕ СИЛЫ ДЫХАТЕЛЬНЫХ МЫШЦ НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКУЮ РЕАКЦИЮ И ФИЗИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ ЭЛИТНЫХ ГРЕБЦОВ И ФИЗИЧЕСКИ ЗДОРОВЫХ МУЖЧИН
УДК/UDC 796.01:612
Поступила в редакцию 05.05.2021 г.
Доктор педагогических наук, профессор A. Клусевич1
1Академия физического воспитания Юзефа Пилсудского в Варшаве, факультет физического воспитания и здоровья, Польша
EFFECTS OF INSPIRATORY MUSCLE STRENGTH ON PHYSIOLOGICAL RESPONSE TO EXERCISE IN ELITE ROWERS AND HEALTHY MEN
Associate Professor, PhD Andrzej Klusiewicz1
Jozef Pitsudski University of Physical Education in Warsaw, Faculty of Physical Education and Health, Biata Podlaska, Poland
Информация для связи с автором: andrzej.klusiewicz@insp.waw.pl
ш □
. ±i □
и
га у
г. CL
ч—
. О OJ
CL р -о с
га
^
О (U .с Н
Аннотация
Цель исследования - определение степени утомления дыхательных мышц в зависимости от уровня физической подготовленности, а также выявление взаимосвязи между силой дыхательных мышц и показателями дыхания при физической нагрузке.
Методика и организация исследования. Элитные гребцы (п=10) и нетренированные физически здоровые студенты вузов (п=28) выполняли максимальные тесты с постепенным увеличением нагрузки. В обеих группах измеряли показатели дыхания, включая максимальное давление вдоха (PImax) в покое и спустя 3 мин после нагрузки.
Результаты исследования и выводы. В группе гребцов наблюдали значительно более высокие показатели PImax в покое (167±30 см H2O) по сравнению с группой студентов (117±29 см H2O). Вместе с тем, после завершения теста существенных различий между группами в процентной разнице между показателями в покое и во время выполнения нагрузки не отмечалось. Утомление дыхательных мышц было зарегистрировано примерно в 60% случаев, как у элитных гребцов, так и у студентов. Значимой корреляции между PImax в покое и легочной вентиляцией, VO2max или эквивалентом кислорода не было выявлено. Только в группе студентов отмечалась значимая и положительная корреляция между силой дыхательных мышц и индексом массы тела (ИМТ). Данное исследование подтвердило, что даже высокий уровень физической подготовленности не способен предотвратить утомление дыхательных мышц, обусловленное постепенно возрастающим максимальным усилием.
Ключевые слова: элитные гребцы, физически здоровые мужчины, показатели функции дыхательных мышц, реакция на нагрузку.
Abstract
Objective of the study was to determine the degree of respiratory muscle fatigue in relation to fitness level, and to determine the relationship between inspiratory muscle strength and exercise respiratory indices.
Methods and structure of the study. Elite rowers (n=10) and untrained healthy university students (n=28) performed progressive maximal tests. Respiratory indices were measured, including maximal inspiratory pressure (PImax) at rest and 3 min after exercise in both groups. In the literature, PImax is considered as an indicator of respiratory muscle strength.
Results and conclusion. In the group of rowers, significantly higher resting PImax (167±30 cmH2O) was observed compared to the group of students (117±29 cmH2O). However, after exercise, the percentage difference between resting and exercise pressures did not significantly differentiate between the groups. In both elite rowers and non-athlete students, respiratory muscle fatigue was recorded in about 60% of cases. There were no significant correlations between resting PImax and pulmonary ventilation, VO2max, or oxygen equivalent; only in the group of students, respiratory muscle strength correlated significantly and positively with BMI. The present study confirmed that even a high level of fitness does not prevent respiratory muscle fatigue induced by a progressive maximal effort.
Keywords: elite rowers, healthy men, indices of inspiratory muscle function, response to exercise.
Введение. Результаты исследований, опубликованных за последние несколько лет, свидетельствуют, что дыхательные мышцы, подобно другим скелетным мышцам, подвержены утомлению во время выполнения физических нагрузок [1, 9]. В целом, было показано, что наблюдаемая степень утомления дыхательных мышц зависит от прилагаемых во время тестирования усилий и уровня физической подготовленности участников исследования. Из обзора литературы следует, что симптомы утомления этих мышц могут усиливаться
как при длительных [11], так и краткосрочных физических нагрузках высокой интенсивности [2]. Так, у пловцов утомление дыхательных мышц может возникнуть даже после преодоления дистанции 200 м вольным стилем с максимальной интенсивностью [4].
Для оценки утомляемости дыхательных мышц используют различные процедуры тестирования, такие как стимулирование диафрагмального нерва, использование электромиографии (ЭМГ) или измерение максимального дыхательного
давления [5]. Определение максимального давления вдоха (PImax) до и после физической нагрузки, которое считается показателем силы дыхательных мышц, является одним из наиболее распространенных методов благодаря своей простоте и неинвазивности [4, 12]. Особый интерес, с практической точки зрения, представляют проблемы оценки утомления дыхательных мышц, которое может снизить способность спортсменов выполнять физические нагрузки. Таким образом, необходимы дальнейшие исследования функционального статуса дыхательных мышц после физических нагрузок разного вида.
Цель исследования - определение степени утомления дыхательных мышц в зависимости от уровня физической подготовленности, а также выявление взаимосвязи между силой дыхательных мышц и избранными морфологическими и дыхательными показателями.
Методика и организация исследования. В исследовании приняли участие 28 студентов Университета физического воспитания и 10 гребцов легкого и тяжелого веса (члены сборной U-23 и национальной сборной). Данные испытуемых представлены в табл. 1. Исследования гребцов проводили в подготовительный период после получения соответствующего разрешения Комиссии по биоэтике исследований Института спорта. Исследования студентов начали проводить после получения разрешения соответствующей Комиссии Университета физического образования.
Гребцы выполняли тест со ступенчатым увеличением мощности нагрузки на гребном эргометре (Concept 2, Смодель, Ноттингем, Великобритания). Упражнение длилось 3 мин и прерывалось 30-секундными интервалами [3]. Начальная мощность нагрузки составляла 200 Вт у гребцов легкого веса и 220 Вт у гребцов тяжелого веса и впоследствии увеличивалась, соответственно, на 30 или 50 Вт. Студенты выполняли прерывистый тест с увеличением мощности нагрузки на велоэргометре Corival (Lode B. V., Нидерланды). Он включал несколько попыток продолжительностью 3 мин с 1-минутными интервалами между ними. Мощность нагрузки в первой попытке составляла 50 Вт. Она увеличивалась в каждой последующей попытке на 50 Вт до изнеможения.
Концентрацию лактата (LA) измеряли в крови, взятой из пальца, в покое, сразу же после завершения каждый попытки и спустя 3 мин после окончания теста, используя прибор Super GL2 (Dr Müller, Германия). Во время проведения тестирования постоянно регистрировались показатели дыхания по дыхательным циклам при помощи эргоспирометра MetaMax 3 B (Cortex Biophysik GmbH, Германия) у студентов и прибора Vmax 29 (Yorba Linda, CA, США) у гребцов.
Измерения PImax проводили в обеих группах испытуемых в покое и спустя 3 мин после завершения теста. Этот показатель, нередко используемый для оценки силы дыхательных мышц, отражает способность создавать давление за счет комбинированной максимальной активности этих мышц
Taблица 1. Основные морфологические характеристики студентов и элитных гребцов (среднее±SD)
Переменная/Группа Студенты (n=28) Гребцы (n=10) Р
Возраст (лет) 21.7 ± 2.0 25.6 ± 3.9 0.002
Рост(см) 180.5 ± 5.1 185.0 ± 3.2 0.006
Вес (кг) 74.7 ± 8.5 77.9 ± 6.5 0.214
ИМТ (кг/м2) 22.9 ± 1.9 22.7 ± 1.5 0.855
Опыт занятий спортом (лет) - 11.6 ± 5.0 -
во время короткого, практически статического сокращения при почти полном закрытии дыхательных путей [3].
В соответствии с ранее описанной другими авторами процедурой [8], все испытуемые выполнили от 10 (минимум) до 15 (максимум) технически удовлетворительных дыхательных движений. Три самых высоких показателя с вариабельностью менее 5 % считались максимальными. Исходное положение дыхательных мышц проверяли в начале каждого усилия на основании остаточного объема (RV). Все тесты выполнялись в положении стоя. Для достижения максимальных показателей испытуемым оказывали словесную поддержку. Кроме того, они получали визуальную обратную связь о давлении, прикладываемом на вдохе. Измерения регистрировались в электронном виде при помощи программного обеспечения Lungtest 1000 (MES, Краков, Польша).
Результаты исследования и их обсуждение. В группе гребцов наблюдали значительно более высокие уровни PImax в покое (167±30 см H2 O) по сравнению с группой студентов (117±29 см H2 O). В то же время, после завершения теста существенных различий между группами в процентной разнице между показателями в покое и во время выполнения нагрузки (PImaxA) не отмечалось - -3.6±6.9 и -1.5±9.6 %, соответственно (табл. 2). Утомление дыхательных мышц (отрицательные уровни PImaxA) было зарегистрировано примерно в 60 % случаев, как у элитных гребцов, так и у студентов. Зна-
Таблица 2. Продолжительность теста, пиковая мощность, максимальное потребление кислорода (VOjmax), посленагрузочная концентрация лактата (LA) и максимальное давление вдоха (PImax) у студентов и гребцов (среднее ± SD)
Переменная/Группа Студенты (n=28) Гребцы (n=10) Р
Продолжительность теста (мин:с) 16:06 ± 2:08 21:42 ± 2:21 0.000
Пиковая мощность (Вт/кг) 3.86 ± 0.52 5.40 ± 0.16 0.000
VO2max (мл/кг/мин) 46.0 ± 6.8 63.3 ± 4.2 0.000
1_А (ммоль/л) 12.5 ± 2.1 14.1 ± 2.5 0.034
Р1тах покой (смН20) 117 ± 29 167 ± 30 0.000
Р1тах 3 мин (смН20) 115 ± 32 161 ± 31 0.001
Р1тах Д (%)* -1.5 ±9.6 -3.6 ± 6.9 0.423
* - PImax Д = (PImax покой - PImax 3 мин) / PImax покой x 100
Таблица 3. Коэффициенты корреляции максимального давления вдоха в покое (PImax Rest) и избранных морфологических и дыхательных показателей (PImaxA - различия в показателях PImax в покое и после нагрузки, VE - легочная вентиляция, VOjmax - максимальное потребление кислорода и VE/VOjmax - кислородный эквивалент) у студентов и гребцов
Переменная/Группа PImax покой (см H2O)
Студенты (n=28) Гребцы (n=10)
Рост (см) -0.095 -0.006
Вес (кг) 0.234 0.508
ИМТ (кг/м2) 0.395* 0.578
PImax Д (%) 0.134 0.014
VEmax (л/мин) 0.212 0.085
VO2max (мл/кг/мин) -0.004 0.407
VE/VO2max (1/мин) 0.085 -0.535
* - p<0.05
№7 • 2021 Июль | July http://www.teoriya.ru 59
чимой корреляции между уровнями PImax в покое и легочной вентиляцией, VO2 max и эквивалентом кислорода не было выявлено. Только в группе студентов отмечалась значимая и положительная корреляция между силой дыхательных мышц и ИМТ (см. табл. 3).
Показатели PImax в покое у студентов и гребцов значительно отличались, что подтверждало положительное влияние тренировок на увеличение силы дыхательных мышц. Вместе с тем следует отметить снижение после нагрузочных показателей PImax примерно в 60 % случаев, как у студентов, так и у гребцов. Ромер и др. (Romer et al. [7]) подчеркивали, что утомление дыхательных мышц может снижать способность высококвалифицированных велосипедистов выполнять физические нагрузки. Обращает на себя внимание высокая степень устойчивости к утомлению дыхательных мышц, имевшая место в отдельных случаях, когда показатель PImax увеличился на несколько процентов после завершения физической нагрузки (максимальное увеличение составило 19.0 % и 6.3 % у студентов и гребцов, соответственно). В исследовании спортсменов среднего уровня мастерства снижение PImax после завершения теста челночный бег до полного изнеможения в среднем составило 8.0±7.5 %, тогда как в отдельных случаях отмечалось одновременное увеличение силы дыхательных мышц на несколько процентов [6].
Также не было выявлено значительных взаимосвязей между силой дыхательных мышц и экономией дыхания, которую определяли по эквивалентности кислорода. В предыдущих исследованиях гребцы с более высокими показателями силы дыхательных мышц характеризовались повышенной экономией дыхания за счет увеличения дыхательного объема и снижения частоты дыхания [12].
В данном исследовании значительная положительная корреляция между PImax в покое и ИМТ была выявлена только в группе студентов, что может свидетельствовать о наличии взаимосвязи между силой дыхательных мышц и общей мышечной массой. Исследование также не выявило значительной взаимосвязи между силой дыхательных мышц и их восприимчивостью к утомлению (PImax изменения А, %, тaбл. 3). В отличие от этих данных, некоторые авторы [6] наблюдали наличие такой взаимосвязи у мужчин среднего уровня тренированности. Было высказано предположение, что более высокие показатели силы дыхательных мышц могут обуславливать меньшую потребность в относительной силе во время физической нагрузки, тем самым снижая вероятность возникновения симптомов утомления в этих мышцах.
Выводы. Главным результатом данного исследования является то, что независимо от уровня физической подготовленности утомление дыхательных мышц наблюдалось после завершения тестовой нагрузки в обеих исследуемых группах. Данные других авторов и полученные нами результаты подтверждают необходимость применения изолированной тренировки дыхательных мышц спортсменов в качестве метода, который может снижать вероятность возникновения побочных явлений утомления дыхательных мышц.
References
1. Boussana A., Hue O., Matecki S., Galy O., Ramonatxo M., Varray A., Le Gallais D. The effect of cycling followed by running on respiratory muscle performance in elite and competition triathletes. European Journal of Applied Physiology, 2002, vol. 87, pp. 441-447. doi: 10.1007/s00421 -002-0637-x.
2. Jakovljevic D.G., McConnell A.K. Influence of different breathing frequencies on the severity of inspiratory muscle fatigue induced by high-intensity front crawl swimming. The Journal of Strength & Conditioning Research, 2009, vol. 23, no. 4, pp. 1169-74. doi: 10.1519/JSC.0b013e318199d707.
3. Klusiewicz A., Zubik t., Dtugot^cka B., Charmas M. (2014) Characteristics of the respiratory muscle strength of women and men
at different training levels. Polish Journal of Sport and Tourism, 2014, . i vol. 21, no. 2, pp. 82-86.doit/— \J
4. Lomax M.E., McConnell A.K. Inspiratory muscle fatigue in swimmers after a single 200 m swim. Journal of Sports Sciences, 2003, vol. 21, pp. 659-664. doi: 10.1080/0264041031000101999.
5. Ozkaplan A., Rhodes E.C. Exercise induced respiratory muscle fatigue - a review of methodology and recent findings. Biology of Sport2004, vol. 21, pp. 207-230.
6. McConnell A.K., Caine M.P., Sharpe G.R. Inspiratory muscle fatigue following running to volitional fatigue: The influence of baseline strength. International Journal of Sports Medicine, 1997, vol. 18, pp. 169-173. doi: 10.1055/s-2007-972614.
7. Romer L.M., McConnell A.K., Jones D.A. Inspiratory muscle fatigue in trained cyclists: effects of inspiratory muscle training. Medicine and Science in Sports and Exercise, 2002, vol. 34, pp. 785-792. doi: 10.1097/00005768-200205000-00010.
8. Romer L.M., McConnell A.K. Inter-test reliability for non-invasive measurements of respiratory muscle function in healthy humans. European Journal of Applied Physiology, 2004, vol. 91, pp. 167-176. doi: 10.1007/s00421-003-0984-2.
9. Romer L.M, Polkey M.I. Exercise-induced respiratory muscle fatigue: implications for performance. Journal of Applied Physiology, 2008, vol. 104, no. 3, pp. 879-88. doi: 10.1152/japplphysiol.01157.2007.
10. Shei R.J., Lindley M., Chatham K., Mickleborough T.D. Effect of flow-resistive inspiratory loading on pulmonary and respiratory muscle function in sub-elite swimmers. The Journal of Sports Medicine and Physical Fitness, 2016, vol. 56, no. 4, pp. 392-8.
11. Tiller N.B. Pulmonary and respiratory muscle function in response to marathon and ultra-marathon running: a review. Sports Medicine,2019, vol. 49, no. 7, pp. 1031-1041. doi: 10.1007/s40279-019-01105-w.
12. Volianitis S., McConnell A.K., KoutedakisY., McNaughton L., Backx K., Jones D.A. Inspiratory muscle training improves rowing performance. Medicine and Science in Sports and Exercise, 2001, vol. 33, pp. 803809. doi: 10.1097/00005768-200105000-00020.
НОВЫЕ КНИГИ
(U □
. ±i □
и
га у
г. CL
ч—
. О OJ
CL
' TD С га
Ii
О (U .с Н
ЗРЫБНЕВ Н.А. ТЕОРИЯ ТЕХНИЧЕСКОМ ПОДГОТОВКИ СТРЕЛКА В СТРЕЛЬБЕ ИЗ СПОРТИВНОГО ПИСТОЛЕТА: УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ ВУЗОВ / Н. А. ЗРЫБНЕВ. - 2-Е ИЗД., СТЕР. - САНКТ-ПЕТЕРБУРГ: ЛАНЬ, 2021. -
292 С. - ISBN 978-5-8114-7998-6.
В пособии последовательно рассматривается система основных положений и идей технической подготовки стрелка-пистолетчика: совокупность подготовительных и стрелковых упражнений из спортивного пи^_ '^голета; условия, порядок и правила выполнения упражнений МП-60, МПП-60, МП-60СС, МП-60М, ПП-40 и ПП-60; требования соревнований к изготовке для стрельбы из пистолета; педагогические приёмы в обучении медленной стрельбе и скоростной стрельбе по появляющимся мишеням. Данные положения направлены на разработку различных методик обучения и составляют суть технологии совершенствования технической подготовки стрелка-пистолетчика. Книга предназначена для преподавателей и тренеров, специализирующихся в пулевой спортивной стрельбе, а также студентов спортивных и педагогических вузов.
nI
