CC BY
74
УДК 612.13:612.66.063:796.015.576
ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГЕМОДИНАМИКИ У СПОРТСМЕНОВ В ПРОЦЕССЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРЕРЫВИСТОЙ НОРМОБАРИЧЕСКОЙ
ГИПОКСИИ
О.В. Арбузова, И.В. Антипов, Р.И. Тазетдинов
Ульяновский государственный университет
Получены сведения, свидетельствующие о положительном влиянии прерывистой нор-мобарической гипоксической тренировки на показатели системной гемодинамики спортсменов различного возраста.
Ключевые слова: гипоксия, гипоксическая тренировка, сердечно-сосудистая система, возрастные особенности.
Введение. Современная спортивная деятельность предъявляет высокие требования к состоянию сердечно-сосудистой системы спортсменов. Во время интенсивной мышечной деятельности возникает недостаток кислорода, приводящий к возникновению тканевой гипоксии [11]. Важным компонентом компенсации тканевой гипоксии является сердечно-сосудистая система, определяющая доставку О2 в органы и ткани [1, 6, 7, 10].
Чрезмерные объемы и интенсивность нагрузок в процессе тренировочной деятельности, применяемые в современной спортивной практике, часто приводят к нарушению сердечной деятельности и могут сопровождаться снижением резервных возможностей спортсмена. В связи с этим актуальной проблемой спортивной физиологии и медицины является изыскание новых, немедикаментозных методов, позволяющих повысить резервные возможности организма спортсмена.
В последнее время широкое распространение в спортивной практике получил метод интервальной нормобарической тренировки как средства повышения специфической устойчивости к дефициту О2 и расширения функциональных резервов газотранспортных систем организма спортсмена [5, 8]. При этом используются гипоксические воздействия, различные по своей величине и продолжительности, которые в практической деятельности спортсменов применяются без учета их возрастных особенностей, что часто приво-
дит к ухудшению не только спортивных результатов, но и функционального состояния спортсменов, «истощению» физиологических функций [12-14].
Цель исследования. Оценить изменения показателей сердечно-сосудистой системы спортсменов-пловцов различного возраста и квалификации при двухнедельном курсе нормобарической гипоксической тренировки.
Материалы и методы. В исследовании принимали участие 76 спортсменов мужского пола в возрасте 10-18 лет, занимающихся плаванием в центре спортивной подготовки и имеющих квалификацию от первого юношеского разряда до мастера спорта, прошедших предварительное медицинское обследование на базе Областного врачебно-физкультурного диспансера. На проведение исследования было получено добровольное согласие родителей и спортсменов.
В ходе обследования испытуемые были разделены на три группы: 10-12 лет - младшая возрастная группа; 13-15 лет - средняя и 17-18 лет - старшая возрастная группа. Исследуемые первой группы имели первый юношеский и третий взрослый разряды; второй группы - второй и первый взрослый разряды; третьей группы - статус кандидатов в мастера спорта и мастеров спорта. Стаж занятий в спортивной секции исследуемых спортсменов младшей возрастной группы составил 2-4 года; средней - от 3 до 6 лет; старшей - от 7 до 10 лет. Средние показатели
массы тела в первой возрастной группе составили 40,5±2,7 кг, во второй возрастной группе - 53,9±3,1 кг, в третьей группе -68,2±3,8 кг.
Первый блок исследований включал в себя изучение реакции сердечно-сосудистой системы пловцов на ступенчато возрастающую гипоксию и определение оптимальных режимов для проведения прерывистой нор-мобарической гипоксической тренировки (ПНГТ).
В рамках второго блока исследования проводилась двухнедельная нормобарическая гипоксическая тренировка и изучение влияния ПНГТ на сердечно-сосудистую систему.
Артериальное давление (Ps и Pd) определялось общепринятым методом Рива-Рочи в модификации Н.С. Короткова с использованием тонометра МТ-20 (США). Частота сердечных сокращений (HR) и уровень кислородного насыщения крови (Sa02) измерялись пульсовым оксиометром SO 3 DX (США), модель Mini Sp02. Систолический (Qs) и минутный объем сердца (Q) определяли в соответствии с рекомендациями А.З. Колчинской [10], с учетом возрастных особенностей исследуемых.
Оценка показателей сердечно-сосудистой системы проводилась в покое, а также при выполнении стандартной физической нагрузки на велоэргометре, составляющей 70 % от должного максимального потребления кислорода (70 % max V02) [2, 5]. При этом средние показатели мощности нагрузки составляли: в младшей возрастной группе -120-130 Вт, в средней - 140-150 Вт, в старшей - 200-210 Вт.
Нормобарическая гипоксия моделировалась с помощью гипоксикатора «Тибет-4» (Сертификат соответствия № РОСС US. ИМО4.АО4336 от 27.11.2003, Россия, г. Новосибирск).
ПНГТ проводилась в течение двух недель по схеме: 5-минутное дыхание гипокси-ческой газовой смесью (ГГС) с 10 % содержанием кислорода с дальнейшим 5-минутным дыханием атмосферным воздухом. Сеанс включал в себя 6 повторений. Гипоксиче-ская тренировка проводилась ежедневно в течение 14 дней без прекращения плановых
плавательных нагрузок, которые соответствовали предсоревновательному периоду подготовки спортсменов.
Статистическая обработка данных для расчета средней величины показателей, ее ошибки и критерия достоверности Стью-дента проводилась с использованием компьютерной программы Statistiсa 5.5, адаптированной для биологических исследований.
Результаты и обсуждение. Исходя из задач первого блока было проведено исследование по определению устойчивости спортсменов к различным режимам гипокси-ческого воздействия (табл. 1).
При воздействии нормобарической гипоксии 18-15-13-10-8 % О2 отмечались возрастные различия в поддержании необходимого уровня кислородного обеспечения организма со стороны сердечно-сосудистой системы пловцов 10-18 лет (табл. 1). Так, результаты исследования показали, что уровень систолического давления в покое у спортсменов младшей возрастной группы (контроль) достоверно ниже, чем в старшей группе (р<0,001), однако находится в пределах возрастной нормы. Уровень диастолического артериального давления во всех возрастных группах практически не различается и находится в пределах возрастных физиологических норм.
Результаты исследования свидетельствуют, что до курса ПНГТ в состоянии относительного мышечного покоя наиболее высокие показатели минутного объема крови отмечаются в младшей возрастной группе, что, возможно, связано с повышенным уровнем метаболических процессов [9]. Относительно низкие показатели минутного объема крови, отмечающиеся у спортсменов старшей возрастной группы, вероятно, связаны с эконо-мизацией деятельности сердечно-сосудистой системы в покое.
Частота сердечных сокращений и систолический объем сердца также имеют свои особенности: при сравнительно низкой частоте сердечных сокращений в старшей возрастной группе систолический объем крови достоверно превышает данные в младшей и средней возрастных группах (табл. 1). Во всех возрастных группах в состоянии мы-
шечного покоя отмечалась низкая частота сердечных сокращений по сравнению с физиологическими нормами, что, по-видимому, является результатом высокой тренированности спортсменов и экономизации деятельности сердца [2, 9].
Оценка реакции основных показателей гемодинамики у пловцов при действии возрастающей гипоксической гипоксии (табл. 1) свидетельствует, что в младшей возрастной группе достоверное увеличение минутного объема крови происходит при дыхании ГГС с 10 % О2, а в старшей возрастной группе «порог» изменения гемодинамических показателей отмечается при дыхании ГГС с 13 % О2.
При этом достоверное увеличение частоты сердечных сокращений в младшей возрастной группе происходит при дыхании ГГС с 10 % О2, тогда как в средней и старшей возрастных группах частота сердечных сокращений увеличивается при дыхании ГГС с 13 % О2. Сравнительно небольшой рост систолического объема крови отмечается в младшей возрастной группе. Эти данные свидетельствуют о сравнительно высокой реактивности гемодинамики при возрастающей гипоксии у пловцов старшей возрастной группы и относительно низкой реактивности у пловцов младшего возраста.
Таблица 1
Возрастные особенности системной гемодинамики у пловцов при различных уровнях нормобарической гипоксии (М±т)
а е Содержание О2 в газовой смеси, %
о н я РО 20,8 (контроль) 13 10 8
о 10-12 13-15 17-18 10-12 13-15 17 - 18 10-12 13-15 17-18 10-12 13-15 17-18
к лет лет лет лет лет лет лет лет лет лет лет лет
HR, уд./мин СП -Н СП <о СО, сч -Н сч 40 сч -Н оо" «п -н со 00 * 00 НН 40 * 40 СП -Н оо" * сп -Н 00 * * СП -Н сп 00 * -н 00 <о 00 * 00 ии" -Н СП СП * -н ии" 00 * * с^, СП НН 00
Qs, мл сч -Н 00 сл" СП 00 НН ел ^ НН СО 40 "Л, сп -н <4 * * -Н СО «п с^, -н Т 40 НН сп * * НН <о СП -Н -Н т * СП НН <о 40 СП НН оо «п
к « и % /л а а СП -Н 00 сл" 40 410 СП -Н сч 40 с^, сч -н со 40 40 -н <4 <о 00 * СП -Н * * -н 40 СП * -Н <4 00 * -н <4 <о 00 * * -Н 40 * -н 00 40 00 * * 00 СП -Н 00 <о 00 * -н Т <о 00
Примечание. Различия достоверны по сравнению с данными в контроле (дыхание атмосферным воздухом) при: * - р<0,05; ** - р<0,01.
Результаты исследования показали, что при дыхании гипоксическими газовыми смесями насыщение крови О2 у спортсменов-пловцов снижается в зависимости от содержания О2 в гипоксической газовой смеси (рис. 1). Установлено, что выраженное снижение SaО2 в средней и старшей возрастных группах происходит при дыхании ГГС с 15-13 % О2 (р<0,01), при этом уровень насыщения артериальной крови О2 в младшей
возрастной группе остается на достаточно высоком уровне.
Дыхание ГГС с 10 % О2 способствует существенному снижению SaО2 во всех возрастных группах, причем в младшей возрастной группе SaО2 сохраняется на более высоком уровне, а при дыхании ГГС 8 % О2 SaО2 во всех возрастных группах выравнивается, снижаясь примерно до одного уровня (рис. 1).
1 00
90
80
70
о4 60
и 50
¡п
40
30
20
10
0
Г <—_ * и И— с— > ■ ■ —^
■ * *
я 1— — — г1 *
контроль
18
15
13
10
03. %
-»-1 0-1 2 лет
13-15 лет
17-18 лет
Рис. 1. Динамика насыщения артериальной крови кислородом у пловцов при различных режимах нормобарической гипоксии. * - достоверность различий по сравнению с контролем при р<0,05
Эти данные свидетельствуют, что при равных условиях в младшей возрастной группе имеет место более высокое сродство гемоглобина к кислороду, поскольку при снижении содержания О2 во вдыхаемом воздухе до 15-10 % в группе пловцов 10-12 лет уровень оксигенации падает в меньшей степени, что является эффективной реакциией компенсации гипоксической гипоксии [1, 7].
Использование ступенчато возрастающей гипоксической нагрузки с различным содержанием кислорода в гипоксической газовой смеси привело к заключению о том, что воздействие ГГС с 13 % О2, являясь «пороговой» величиной, приводит к незначительным изменениям со стороны газотранспортных систем организма, а воздействие ГГС с 8 % О2 является раздражителем, близким к критическому уровню напряжения всех кислородотранспортных систем организма, и поэтому было исключено как возможный режим для проведения прерывистой нормобарической гипоксической трениировки.
Таким образом, по результатам исследования был выбран оптимальный режим ги-поксической тренировки, который предполагал использование ГГС с 10 % содержанием кислорода.
Известно, что по мере увеличения продолжительности гипоксических воздействий в органах и тканях происходят структурные изменения микроциркуляторного русла, характеризующиеся пролиферацией капилляров, увеличением площади их поверхности, снижением диффузионных расстояний для О2, существенно изменяются показатели системной гемодинамики [1, 7].
Данные проведенного исследования свидетельствуют, что показатели артериального давления и частоты сердечных сокращений в покое у спортсменов всех возрастных групп до курса ПНГТ соответствуют возрастным нормам. Показатели артериального давления, полученные во время стандартных физических нагрузок, говорят о нормотоническом типе реакции у спортсменов всех возрастных групп. При этом у спортсменов различных возрастных групп отмечаются особенности в реакции сердечно-сосудистой системы на стандартную нагрузку. Отмечается преимущественное увеличение систолического объема крови в старшей группе (р<0,05) и увеличение показателей ЧСС в младшей возрастной группе (табл. 2). Результаты исследования свидетельствуют, что до курса прерывистой нормобарической гипоксической тренировки относительный минутный объем кро-
вообращения при стандартных нагрузках закономерно увеличивается: в младшей возрастной группе - в 2,5 раза (р<0,05), в средней -в 3,5 раза (р<0,05) и у старших спортсменов -в 3,8 раза (р<0,05). При этом высокий уровень показателей относительного минутного объема крови в старшей возрастной группе сопровождается существенным увеличением
систолического объема и частоты сердечных сокращений по сравнению с другими группами. При физических нагрузках динамика изменений систолического и диастолическо-го давления практически не отличается от данных, отмеченных в группах до проведения курса прерывистой нормобарической ги-поксической тренировки.
Показатели 10-12 лет 13-15 лет 17-18 лет
Р^ мм рт. ст. до ПНГТ в покое 106,6±2,8 116,5±1,3 121,4±2,6
после нагрузки 140,2±5,5*** 132,6±3,4*** 168,3±7,0***
после ПНГТ в покое 106,3±1,2 111,5± 1,4 121,6±3,1
после нагрузки 140,2±5,3*** 130,3±2,8*** 156,6±2,1***
Р4 мм рт. ст. до ПНГТ в покое 61,4±2,9 65,3±1,1 60,3±1,4
после нагрузки 59,8±2,0 60,6±1,9* 55,3±1,8*
после ПНГТ в покое 60,2±1,9 62,3±2,3 61,3±3,0
после нагрузки 60,2±2,3 60,3±2,5 53,3±3,0
ж, уд./мин до ПНГТ в покое 72,7±3,5 60,1±2,3 56,3±2,1
после нагрузки 168,8±4,0*** 161,7±3,4*** 172,5±3,5***
после ПНГТ в покое 69,3±0,6 62,8±1,3 52,0±3,2
после нагрузки 160,2±3,6*** 154,3±3,0*** 160,4±4,3***#
Qs, мл до ПНГТ в покое 39,8±3,1 43,5±2,7 58,1±1,5
после нагрузки 50,9±3,4* 55,1±1,9** 97,5±6,9***
после ПНГТ в покое 40,6±2,3 45,9,±3,2 60,8±2,1
после нагрузки 52,1±4,3* 52,4±2,3* 80,4±3,6***#
Q, мл/(мин-кг) до ПНГТ в покое 77,5±14,0 56,1±5,3 60,4±2,7
после нагрузки 194,2±17,1*** 196,0±10,2*** 230,7±15,8***
после ПНГТ в покое 78,7±4,9 58,7±3,2 61,5±3,3
после нагрузки 189,5±27,1** 168,7±7,1***# 175,4±16,9***##
Таблица 2
Изменения системной гемодинамики у пловцов в покое и после стандартной физической нагрузки до и после двухнедельного курса ПНГТ
с 10 % содержанием О2 в ГГС (М±т)
Примечание. * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001 - достоверность различий по сравнению с покоем; # - р<0,05; ## - р<0,01 - достоверность различий по сравнению с данными до ПНГТ.
После курса ПНГТ существенных изменений системной гемодинамики в состоянии относительного мышечного покоя не отмечается во всех исследуемых группах. Однако полученные данные свидетельствуют, что после курса ПНГТ наиболее выраженные изменения системной гемодинамики при стандартных физических нагрузках отмечаются в старшей возрастной группе. Так, при стандартной физической нагрузке уровень минутного объема кровообращения закономерно увеличивается во всех возрастных группах (табл. 2), однако количественно его уровень оказался сниженным по сравнению с контролем (до курса ПНГТ) на 7,6 % в младшей возрастной группе, на 13,9 и 23,9 % (р<0,05) соответственно у спортсменов средней и старшей возрастных групп, что указывает на положительное влияние курса прерывистой нормобарической гипоксической тренировки на показатели сердечно-сосудистой системы.
Во всех возрастных группах отмечена тенденция к снижению частоты сердечных сокращений при стандартной нагрузке, наиболее выраженная в старшей возрастной группе (на 12 уд./мин, р<0,05), при этом известно, что снижение уровня компенсаторно-приспособительных реакций при стандартных физических нагрузках свидетельствует об «экономизации» функций сердечно-сосудистой системы [9, 12].
Заключение. Полученные в исследовании данные свидетельствуют о том, что показатели сердечно-сосудистой системы спортсменов-пловцов в состоянии относительного мышечного покоя соответствуют физиологической норме, при этом отмечается «эконо-мизация» показателей гемодинамики, наиболее выраженная в старшей возрастной группе. Однократное гипоксическое воздействие с постепенным снижением концентрации кислорода во вдыхаемой смеси сопровождается более выраженными изменениями центральной гемодинамики у пловцов старшей возрастной группы по сравнению с группой пловцов младшего возраста. Двухнедельный курс ПНГТ не приводит к значительным изменениям показателей гемодинамики в состоянии относительного мышечного покоя. Сравнительно низкий уровень минутного
объема кровообращения и частоты сердечных сокращений при стандартных физических нагрузках (70 % max V02) после курса прерывистой нормобарической гипоксической тренировки приводит к заключению о снижении реактивности и повышении экономичности системной гемодинамики у спортсменов, более выраженных в старшей возрастной группе. Основываясь на полученных данных, можно рекомендовать к использованию ПНГТ как средства для повышения функциональных возможностей сердечнососудистой системы спортсменов-пловцов.
1. Балыкин М. В. Механизм кислородного обеспечения организма спортсменов в покое и при физических нагрузках максимальной мощности / М. В. Балыкин, Е. Д. Пупырева // Ульяновский медико-биологический журн. - 2013. -№ 1. - С. 124-130.
2. Белоцерковский P. Б. Эргометрические и кардиологические критерии физической работоспособности у спортсменов / Р. Б. Белоцерковский. - М. : Советский спорт, 2005. - 312 с.
3. Бочаров М. И. Реакция гемодинамики человека на разные по величине гипоксические воздействия / М. И. Бочаров // Ульяновский медико-биологический журн. - 2012. - № 3. - С. 138-145.
4. Ванюшин Ю. С. Адаптация сердечной деятельности и состояние газообмена у спортсменов к физической нагрузке / Ю. С. Ванюшин, Ф. Г. Ситдиков // Физиология человека. - 1997. -Т. 23, № 4. - С. 69-73.
5. Волков Н. И. Кислородный запрос и вентиляционная стоимость мышечной работы / Н. И. Волков, Н. Д. Алтухов, С. В. Козырь // Вопр. экспериментальной и клинической физиологии дыхания : сб. науч. тр. - Тверь : Тверской гос. ун-т, 2007. - С. 64-73.
6. Воротникова М. В. Реакции сосудов мик-рогемоциркуляции в головном мозге при физических нагрузках / М. В. Воротникова, Ю. Ф. Зерка-лова, М. В. Балыкин // Ульяновский медико-биологический журн. - 2012. - № 1. - С. 89-94.
7. Изменения кислотно-основного состояния крови при гипоксии различного генеза / М. В. Ба-лыкин [и др.] // В мире научных открытий. -Красноярск : Научно-инновационный центр, 2012. -№ 2. - С. 23-26.
8. Интервальная гипоксическая тренировка в подготовке пловцов высокой квалификации / Н. Ж. Булгакова [и др.] // Международная конф. по физиологии мышечной деятельности. - М., 2000. - С. 33.
9. Карпман В. Л. Сердечно-сосудистая система и транспорт кислорода при мышечной рабо-
те / В. Л. Карпман. - М. : ЦОЛИФК, 1985. -32 с.
10. Колчинская А. З. Интервальная гипокси-ческая тренировка в спорте высших достижений / А. З. Колчинская // Спортивная медицина. -2008. - № 1. - С. 9-24.
11. Колчинская А. З. Недостаток кислорода и возраст / А. З. Колчинская. - Киев : Наукова думка, 1964. - 336 с.
12. Меерсон Ф. З. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам / Ф. З. Меер-сон, М. Г. Пшенникова. - М. : Медицина, 1988. -256 с.
13. Меерсон Ф. З. Адаптация к периодической гипоксии в терапии и профилактике / Ф. З. Меерсон, В. П. Твердохлиб, Б. А. Фролов. - М. : Наука, 1989. - 70 с.
14. Пшенникова М. Г. Роль генетических особенностей организма в адаптации к гипоксии / М. Г. Пшенникова // Патогенез. - 2008. - Т. 6, № 3. - С. 82-83.
15. Сагидова С. А. Влияние гипоксической нагрузки на изменения микроциркуляторного русла в различных отделах сердца крыс / С. А. Саги-дова, М. В. Балыкин // Ульяновский медико-биологический журн. - 2012. - № 1. - С. 82-88.
AGE-RELATED CHANGES OF CIRCULATORY DYNAMICS INDICATORS OF SPORTSMEN IN THE COURSE OF HYPOXIC TRAINING
O.V. Arbuzova, I.V. Antipov, R.I. Tazetdinov
Ulyanovsk State University
Data resulting from the study indicate positive influence of hypoxic training on systematic circulatory dynamics of sportsmen of different age.
Keywords: hypoxia, hypoxic training, cardiovascular system, age peculiarities.
