CC BY
126
УДК 796.01:612 ББК 75.0 Ш 31
А.В. Шаханова, А.А. Кузьмин
Возрастная динамика вариабельности сердечного ритма юных спортсменов 10-15 летнего возраста на примере футбола и баскетбола
(Рецензирована)
Аннотация:
т~ч _ и ___ и __
В статье рассмотрены вопросы возрастной динамики показателей спектрального анализа вариабельности сердечного ритма у юных спортсменов 10-15 лет в условиях футбольного и баскетбольного тренинга в режиме ДЮСШОР. Полученные результаты представляют интерес для планирования адекватного тренировочного режима, раннего прогноза перетренированности, профилактики донозологических состояний.
Ключевые слова:
Вариабельность сердечного ритма (ВСР), спектральный анализ (ВСР), симпатическая и парасимпатическая регуляция, вегетативный баланс, активная ортостатическая проба.
Одной из основных проблем спортивной физиологии является научное обоснование режимов спортивной тренировки в детском, подростковом и юношеском возрасте, повышение спортивной работоспособности и профилактики донозологических состояний, в том числе обусловленных неадекватными спортивными нагрузками (А.В. Чоговадзе, 2004).
В основе достижения спортивного
результата и его роста лежат адаптационные процессы, происходящие в организме человека. У детей и подростков существует своя специфика адаптации. Во взрослом организме, когда уже завершены ростовые процессы, кумулятивный тренировочный эффект
приводит, как правило, к увеличению
диапазона приспособляемости без коренной морфологической и биохимической перестройки тканей. При этом адаптивность реагирования обеспечивается в первую очередь работой центральных регуляторных механизмов за счет изменения функции -«подгонки оптимизации ответных реакций» (Р.Ю. Ильюченок, 1979). Однако у детей и подростков адаптивные процессы
модулируются воздействием среды, возраста, текущих процессов полового созревания (А.В. Шаханова, 1998). Переход от срочного этапа к устойчивой долговременной адаптации у них основан на формировании структурных
изменений как морфофункционального субстрата, так и в регуляторных системах организма, поскольку систематические тренировочные нагрузки накладываются на естественные онтогенетические процессы роста и развития организма.
В случае, если большие по объему и интенсивности нагрузки выходят за пределы адаптивных возможностей организма, то в этих условиях поддержание активности
функциональных систем и гомеостатических режимов на оптимальном уровне приводит к напряжению регуляторных систем и системы работают на пределе регуляции, а в дальнейшем и в условиях ее срыва. Напротив, облегчение процессов регулирования с сохранением, или даже повышением эффективности ответных реакций и уменьшением затраты энергии, может быть осуществлено лишь в условиях адекватного взаимодействия организма с внешней средой. При этом, чем выше функциональные резервы адаптивных систем организма, тем ниже степень напряжения регуляторных механизмов необходимых для адаптации. Согласно концепции А.А. Маркосяна (1969), резерв понимается как диапазон адаптационных возможностей организма, как потенциальная способность систем, ответственных за адаптацию, увеличивать интенсивность своей работы.
С позиции современных представлений сердечно-сосудистая система является главным индикатором адаптивных реакций всего организма (В.В. Парин 1967; Р.М. Баевский 1974). Ее резервные адаптационные возможности, баланс функциональных ресурсов по отношению к возрастно-половому среднему уровню во многом определяют физическую работоспособность и
выносливость организма. Безусловно, особенно важным в этом случае является выявление силы напряжения регуляторных механизмов (В.П. Казначев, 1973; В.П. Казначев, Р.М. Баевский, 1974). От уровня их
напряжения, надежности и запаса устойчивости зависят экономизация и эффективность
функционирования сердечно-сосудистой
системы, вегетативное и энергетическое
обеспечение мышечной деятельности.
В многочисленной литературе, касающейся изучения влияния спортивных тренировок на состояние системы кровообращения, включая насосную функцию сердца и гемодинамику, относительно мало внимания уделялось исследованию механизмов вегетативной регуляции деятельности сердца, основанной на анализе вариабельности сердечного ритма (ВСР). В последние годы ряд авторов (АД Ноздрачев, С.А. Котельников и др. 2005; P.M. Баевский, А.П. Берсенева, 1997) подчеркивают необходимость более детального изучения ВСР, так как нарушения в состоянии регуляторных систем организма предшествуют появлению гемодинамических, метаболических и энергетических нарушений, которые являются наиболее ранними прогностическими признаками донозологических состояний. С этих позиций становится логичным применение анализа ВСР для выявления нарушений в состояние регуляторных механизмов организма.
Материалы и методы исследований
В исследовании принимали участие 60 юных футболистов в возрасте от 10 до 15 лет и 60 юных баскетболистов в возрасте 10-14 лет, тренировавшихся на базе ДЮСШОР №1 и №2 г. Майкопа. Обследование проходило в лонгитюдинальном режиме в течение ряда лет на базе лаборатории физиологии развития
ребенка Адыгейского государственного университета.
Исследование состояло в регистрации показателей ВСР два раза в год (весна, осень). Погодовое исследование с достаточной репрезентативной выборкой существенно повышает ценность этих исследований.
Запись электрокардиограммы и расчет показателей ВСР проводились с помощью аппаратно-программного комплекса «ПолиСпектр 12» компании «Нейросовт» (г. Иваново) в положении лежа в течение 5 минут, а также в условиях активной ортостатической пробы (АОП) в положении стоя в течение 6 минут.
При оценке возраста мы исходили из методических рекомендаций А.В. Ставицкой и Д.И. Арон (1959).
Результаты исследований и их обсуждение
В процессе проведенных исследований установлено, что у юных футболистов в возрасте 10 лет в покое из спектральных составляющих ВСР наибольшую долю составляют медленные волны второго порядка (VLF-компонент). Физиологическое значение медленных волн второго порядка или очень медленных волн в настоящее время весьма спорно. По мнению P.M. Баевского и др. (1984) волны данного диапазона кардиоритма связаны с активностью надсегментарных центров вегетативной регуляции, которые генерируют медленные ритмы, передающиеся к сердцу через симпатическую нервную систему. Отмечено увеличение волн VLF при умственном утомлении. Согласно
А.Н. Флейшману (1998) высокий уровень мощности очень медленных колебаний сердечного ритма возникает при избыточном ответе адаптационной системы на стресс, а низкий их уровень указывает на энергодефицитное состояние. Данный факт дает основания расценивать высокий уровень VLF-волн как признак неблагоприятного функционально-адаптивного состояния кардио-регуляторной системы у юных футболистов в возрасте 10 лет. Это вступает в некоторое противоречие с результатами исследования И.А. Корниенко (1979), в которых показано, что в возрасте 10 лет, в так называемый период
«расцвета» аэробных возможностей, складывается достаточно высокий уровень интеграции вегетативных систем и систем энергетического обеспечения мышечной работы. В интерпретации И.А. Корниенко (1979) главным механизмом расширения аэробных возможностей организма мальчиков в этом возрасте является резкое увеличение
Медленные волны первого порядка (ЬР-компонент), отражающие симпатические влияния на сердце превалируют над высокочастотными колебаниями (НР-компонент), отражающими парасимпатические влияния (рис.1). Это согласуется с данными литературы: в 6-11 летнем возрасте влияние симпатической иннервации на сердце более выражено, чем парасимпатическое (В.Н. Лучанинова, 1994; О.А. Никифорова и др.,
1997).
Далее к 11 - 12 годам доля "УЬР-колебаний значительно сокращается: с 37% в 10 лет до 20% в 12 лет. При этом значительно возрастает процент высокочастотных колебаний: с 27,7% в 10 лет и 36% в 11 лет до 51% в 12 лет. Становится достоверным преобладания НР-волн над LF-волнами (Р<0,05). Процент медленных волн (ЬР-компонент) меняется незначительно: с 33,7% в 10 лет до 29% в 12 лет (Р<0,05).
Мы расцениваем данный феномен как результат неравномерного развития
инервационного аппарата сердца:
симпатические влияния в 10 лет более
содержания цитохрома «а» в связи с усилением развития митохондриального аппарата скелетных мышц, что повышает эффективность биологического окисления в митохондриях, изменяет энергетический статус организма и увеличивает длительность времени
выполнения интенсивной работы.
выражены, чем парасимпатические, а к 12 годам наблюдается повышение тонуса блуждающего нерва, что приводит к замедлению сердечного ритма (Э.Ю. Гринене и др., 1977). К 13-ти годам у юных футболистов наступает стабилизация регуляторных механизмов, выраженная в понижении на 10% доли НР - колебаний и соответственном повышении ЬР - колебаний на 10%. Также на 9% у них возрастает процент "УЬР -составляющей.
В возрасте 14-15 лет соотношения компонентов спектра ВСР достоверно не меняется, что связано, по-видимому, с оптимизацией соотношения автономности и централизованности в регуляции ритма сердца (И.О. Тупицын и др., 1983).
Таким образом, возраст 12 лет у юных футболистов является узловым периодом в развитии регуляции функции сердца, когда возрастает влияние парасимпатической нервной системы. Известно, что качественные скачки в развитии инервационного аппарата сердца у мальчиков, не занимавшихся спортом, происходят в возрасте 13 и 16 лет (Р.А.
60
50
40
30
20
10
0
□ %VLF
□
□ %№
10 лет 11 лет 12 лет 13 лет 14 лет 15 лет
Рис. 1. Возрастная динамика ВСР у юных футболистов 10-15 лет.
%
Калюжная 1975). Это означает, что под совершенных форм нейрогуморальной
влиянием регулярной мышечной деятельности регуляции сердца за счет усиления тонуса
в более ранний период происходит изменение вагусного звена вегетативной нервной системы.
лабильности синусного узла, становление более
% 60 т 50 40--"" 30{= Іі — {= □ %VLF В= □ %LF ІІ
10 лет 11 лет 12 лет 13 лет 14 лет
Рис. 2. Возрастная динамика ВСР у юных бескетболистов 10-14 лет.
Несколько иная картина наблюдалась при анализе спектральных составляющих сердечного ритма у юных баскетболистов (рис. 2). Обращает на себя внимание превалирование высокочастотной составляющей спектра (НБ-компонент) во всех возрастных группах. Преобладание НБ-компонента в структуре ВСР спортсменов согласуется с представлениями об адаптационнотрофическом защитном действии блуждающих нервов на сердце и является показателем индивидуальной устойчивости здорового организма к физическим нагрузкам и другим стрессирующим факторам (К.В. Судаков,
1998). Это позволяет сделать предположение о более раннем становлении парасимпатических механизмов регуляции ритма сердца у юных баскетболистов по сравнению с детьми, как не занимавшихся спортом, так и занимавшихся футболом.
Самый большей процент НБ волн наблюдался у юных баскетболистов возрасте 12 лет на фоне низкого влияния медленных волн первого и второго порядков (ЬБ- и УЬБ-компоненты). Аналогичную картину мы наблюдали у юных футболистов, что позволяет говорить о пике вагусной активности в возрасте
12 лет вне зависимости от вида спортивной
деятельности. К 13 годам в спектре ВСР наблюдалось повышение доли медленных колебаний на фоне снижения доли
высокочастотных. Это являться признаком повышения роли надсегментарных структур в регуляции ритма сердца и свидетельствует о напряжении механизмов адаптации, снижении функциональных возможностей сердца юных баскетболистов. К 14 годам наступает
стабилизация, выражающаяся в падении доли УЬР- и ЬР-компонентов на фоне некоторого повышения НР-компонента. Однако его величина не достигает пикового значения в 12 лет. Вероятно, более низкая интенсивность мышечной деятельности в условиях баскетбольного тренинга не дает той оптимизации регуляции функций сердца,
которую мы наблюдали у юных футболистов с
13 до 15 лет.
Данные, полученные нами при анализе вегетативного баланса при выполнении активной ортостатической пробы (рис. 3), подтверждают предположение о
неблагоприятном состоянии функциональноадаптивных резервов сердца у юных футболистов в возрасте 10 лет. В этот период была зарегистрирована слабая активация симпатического отдела вегетативной нервной
системы, сниженная вагусная реактивность в ответ на изменение положения тела в пространстве при проведении активной ортостатической пробы, что выражалось в малом приросте показателя LH/HF в положении стоя по сравнению с фоном. Это вполне согласовывается с данными
литературы, показывающими, что в этом возрасте регуляция сердечной деятельности обуславливается сочетанием недостаточно зрелых симпатических механизмов регуляции с напряжением парасимпатических центров (М.К. Осколкова, 1988; В.В. Парин и др., 1968).
3.00
2.50
2.00
1.50 1,00 0,50 0,00
10 лет 11 лет 12 лет 13 лет 14 лет
□ футболисты фон LF/HF
□ баскетболисты фон LF/HF
□ футболисты орто LF/HF
□ баскетболисты орто LF/HF
%
Рис. 3 Возрастная динамика вегетативного баланса в покое и при АОП у юных спортсменов 10-14 лет.
Результаты, проведенной активной ортостатической пробы у юных баскетболистов, также показали незначительное снижение реактивности вегетативных звеньев регуляции в возрасте 10 лет (рис. 3). Следует обратить внимание на уязвимость механизмов регуляции сердечного ритма в этом возрасте к воздействию внешних факторов, в том числе спортивных нагрузок.
Выводы.
• Возраст 10 лет является критическим в развитии кардио-регуляторных систем у юных спортсменов, когда недостаточно сформированные механизмы регуляции сердечной деятельности могут легко нарушаться внешними воздействиями, в том числе неадекватными спортивными нагрузками. Опасность данного феномена в том, что может нарушаться функциональное состояние сердечно-сосудистой системы
• Под влиянием регулярной мышечной деятельности в возрасте от 10 до12 лет происходит изменение лабильности синусного узла, становление более совершенных форм нейрогуморальной регуляции сердца за счет усиления тонуса вагусного звена вегетативной нервной системы.
• Возраст 12 лет как у юных футболистов, так и у юных баскетболистов является узловым периодом в развитии регуляции функции сердца, когда возрастает влияние парасимпатической нервной системы.
Примечания:
1. Баевский P.M. Научно-теоретические основы использования анализа вариабельности сердечного ритма для оценки степени напряжения регуляторных систем организма // Компьютерная электрокардиография на рубеже столетий XX-XXI: материалы Междунар. симпозиума. М., 1999. С. 45-47.
2. Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. М., 1984. 225 с.
3. Гринене Э.Ю., Линдишене Д., Бурнейкене В. Особенности динамики работоспособности учащихся начальных классов // Биологический возраст и возрастная переодизация: сб. науч. тр. / под ред.Д.А. Фарберю. М., 1977. 160 с.
4. Жемайтите Д.И., Варонецкас Г.А., Соколов Е.Н. Взаимодействие парасимпатического и симпатического отделов вегетативной нервной системы в регуляции сердечного ритма // Физиология человека. 1985. Т. 11, № 3. С. 448-455.
5. Жужгов А.П., Шлык Н.И. Вариабельность сердечного ритма при исследовании механизмов вегетативной регуляции у спортсменов в покое и при изменении положения тела // Теоретические основы физической культуры: материалы Междунар. конф., посвящ. 50-летию фак. физ. культуры Казанского ун-та. Казань, 1999. С. 104-105.
6. Ильюченок Р.Ю. Память и адаптация. Новосибирск, 1979. 192 с.
7. Казначеев В.П. Биосистема и адаптация. Новосибирск, 1973. 48 с.
8. Калюжная Р.А. Физиология и сердечно-сосудистой системы детей и подростков. М., 1975. 325 с.
9. Коломиец О.И. Вегетативная реактивность спортсменов с различной направленностью тренировочного процесса: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Челябинск, 2004. 23 с.
10. Корниенко И.А., Сонькин В.Д. Онтогенез энергетического метаболизма // Физиология развития ребенка: теоретические и прикладные аспекты. М., 2000. С. 142-148.
11. Маркосян А.А. Развитие человека и надежность биологических систем // Основы морфологии физиологии организма детей и подростков. М., 1969. С. 5-13.
12. Изменение функционального состояния организма первоклассников в зависимости от программы / О.А. Никифорова, Н.А. Заруба, В.Е. Бацанова, Е.А. Каленская // Валеология. 1997. № 3.
13. Один из взглядов на управление сердечным ритмом: интракардиальная регуляция / А.Д. Ноздрачев, С.А. Котельников, Ю.П. Мажара, К.М. Наумов // Физиология человека. 2005. Т. 31, № 2. С. 116-129.
14. Осколкова М.К. Функциональные методы исследования кровообращения у детей. М., 1988. 272 с.
15. Пановене В.В.Особенности гемодинамики и варианты развития сердца у современных школьников: автореф. дис. ... канд. мед. наук. 1979. 19 с.
16. Парин В.В., Баевский Р.М. Математические методы анализа сердечного ритма. М., 1968. 173 с.
17. Ставицкая А.Б., Арон Л.Н. Методика исследования физического развития детей и подростков. М., 1959. 75 с.
18. Тупицын И.О. Возрастная динамика и адаптационные изменения сердечно-сосудистой системы школьников. М., 1985. 85 с.
19. Флейшман А.Н. Медленные колебания гемодинамики. Новосибирск, 1998. 145 с.
20. Хрущев С.В., Круглый М.М. Тренеру о юном спортсмене. М., 1982. 157 с.
21. Чоговадзе А.В., Поляев Б.А. Роль амбулаторно-поликлинической и врачебно-физкультурной службы в формировании физического здоровья населения // Теория и практика оздоровления населения России: материалы II Нац. науч.-практ. конф. с междунар. участием. М., 2004. С. 219-220.
22. Шаханова А.В. Влияния расширенного двигательного режима на онтогенетическое развитие и физическую подготовленность детей и подростков: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. М., 1998. 50 с.
