Физиологическая характеристика адаптивных индивидуально-типологических реакций организма при действии экстремальных факторов
На правах рукописи
ДВОЕНОСОВ Владимир Георгиевич ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АДАПТИВНЫХ ИНДИВИДУАЛЬНО-ТИПОЛОГИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ОРГАНИЗМА ПРИ ДЕЙСТВИИ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ФАКТОРОВ 03.00.13 – физиология 14.00.51 – восстановительная медицина, лечебная физкультура, спортивная медицина, курортология и физиотерапия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Москва - 2009
Работа выполнена на кафедре нормальной физиологии медицинского факультета Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский университет дружбы народов» Заслуженный деятель науки РФ, академик РАМН, Научные консультанты:
доктор медицинских наук, профессор Агаджанян Николай Александрович доктор биологических наук Юсупов Ринат Андарзянович Доктор медицинских наук, профессор
Официальные оппоненты:
Поляев Борис Александрович, ГОУ ВПО «Российский государственный медицинский университет» Доктор биологических наук, профессор Кислицын Юрий Леонидович, ГОУ ВПО «Российский университет дружбы народов» Доктор биологических наук, профессор Архипенко Юрий Владимирович Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ГОУ ВПО государственный медико
Ведущая организация: «Московский стоматологический университет» Росздрава
Защита диссертации состоится “_” _ 2009 года в _ часов на заседании диссертационного совета Д 212.203.10 при Российском университете дружбы народов по адресу: 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д.8.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского университета дружбы народов по адресу: 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д.6.
Автореферат разослан “_” _ 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, профессор Н.В. Ермакова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Изучение особенностей адаптации человека к различным факторам внешней среды является чрезвычайно важным направлением в адаптационной физиологии в связи с необходимостью выявления механизмов и путей формирования, определения критериев оценки и поиска оптимальных методов повышения резервных возможностей организма. Уровень функциональных резервов организма и способность адаптироваться в конечном итоге определяет здоровье человека (Н.А.
Агаджанян, 1982-2005). В ряде случаев величина воздействующих факторов оказывается столь значительной, что вызывает перенапряжение адаптационных возможностей организма, которые не беспредельны. Воздействие гипоксии и гиперкапнии в различных условиях деятельности человека, напряженные физические нагрузки в спортивных тренировках и, особенно, в экстремальных видах спорта, психоэмоциональные нагрузки в период экзаменационного стресса являются факторами риска, которые при несоответствии функциональным возможностям организма могут привести к срыву процесса адаптации и неблагоприятным последствиям, связанным с ухудшением здоровья.
Проблеме адаптации к различным, воздействующим на организм факторам, посвящено значительное количество работ отечественных и зарубежных ученых [В.П. Казначеев, 1980, 1986;
К.В. Судаков, 1998;
H. Selye, 1960;
F.Halberg, 1990]. Определены фазы развития адаптационного процесса [З.И.
Барбашова, 1960;
Н.А. Агаджанян и др., 1987], выделены его составляющие в виде «срочной» и «долговременной» адаптации и механизмы, лежащие в основе их формирования [Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова, 1988]. В результате многолетних исследований установлено, что организм реагирует на слабые и средние раздражители неспецифической реакцией «тренировки» и «активации», а на сильные - реакцией «стресса» [Л.Х. Гаркави, Е.Б. Квакина, М.А. Уколова, 1990]. Несмотря на то, что адаптивная реакция организма развивается по одной и той же схеме, независимо от вида воздействий, ее индивидуальные особенности определяются множеством эндогенных и экзогенных факторов: гено- и фенотипических, конституциональных, социально-экологических [Н.А. Агаджанян, А.Н. Кислицын, 2002].
На связь физиологических и психологических механизмов в индивидуальной стратегии адаптации человека указывает В.И. Медведев(2003).
Клинические и экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что в однотипных условиях нервно-эмоционального напряжения обнаруживаются отчетливые индивидуальные различия в устойчивости людей к эмоциональному стрессу [К.В. Судаков,1998].
Одним из ключевых вопросов адаптации организма к воздействию экстремальных факторов является формирование адекватного уровня метаболизма, в обеспечении которого дыхательная и сердечно-сосудистая системы занимают ведущее положение. При этом любые изменения, возникающие в организме при действии экстремальных факторов, в конечном итоге приводят к нарушению газового баланса – гипоксии и гиперкапнии.
Кроме того, на формирование типа адаптации организма важное влияние оказывают факторы внешней среды и условия деятельности. Так в ряде видов спорта (гребля на байдарках, плавание, велоспорт), особенности рабочей деятельности обуславливают снижение уровня легочной вентиляции при физической нагрузке, что может определять характер адаптационных реакций организма спортсменов.
Поэтому изучению такой важной медико-биологической проблемы как адаптация организма к воздействию экстремальных факторов с учетом его индивидуальных особенностей и посвящена данная работа.
Цель работы.
Изучение физиологических характеристик адаптивных индивидуально типологических реакций организма при действии экстремальных факторов.
Задачи работы:
1. Исследовать физиологические особенности адаптивных индивидуально-типологических реакций организма при действии экстремальных факторов: сочетанной гипоксии и гиперкапнии, напряженных физических нагрузок, экзаменационного стресса, соревновательных условий в экстремальных видах спорта (скалолазание).
2. Изучить сравнительные особенности реакции сердечно-сосудистой и дыхательной систем у лиц разного возраста и пола в условиях гипоксии и гиперкапнии, задержки дыхания и гипервентиляции.
3. Изучить особенности взаимодействия системы внешнего дыхания и гемодинамики в условиях напряженных физических нагрузок у лиц, занимающихся гребным спортом.
4. Выявить характер адаптивных реакций организма на стрессогенные воздействия у студентов в период сдачи экзамена и у спортсменов скалолазов в условиях соревновательной деятельности.
5. Разработать научно-обоснованные рекомендации по повышению уровня здоровья студентов и адаптивных возможностей организма к условиям спортивной деятельности и методы оптимизации адаптивных процессов в условиях психоэмоционального напряжения экзаменационного стресса.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Физиологические особенности реакции кардиореспираторной системы в ответ на максимальную физическую нагрузку и сдвиг дыхательного гомеостаза у спортсменов-гребцов и лиц, не занимающихся спортом, связаны со спецификой спортивной деятельности, возрастом и исходными типологическими особенностями системы внешнего дыхания.
2. Функциональные возможности системы внешнего дыхания и исходный тонус вегетативной нервной системы оказывают влияние на изменение метаболизма, газообмена и активизацию кардиореспираторной системы в условиях стресс-факторов, связанных с соревновательной деятельностью.
3. Особенности регуляторных механизмов ритма сердца в условиях экзаменационного стресса связаны с исходным уровнем функционального состояния ЦНС.
В результате комплексных сравнительно Научная новизна.
физиологических исследований выявлены физиологические особенности индивидуально-типологических реакций организма у взрослых и подростков, мужчин и женщин с различным уровнем физической подготовки на действие ряда экстремальных факторов, включающих: максимальные физические нагрузки, гипоксию, гиперкапнию и гипокапнию, психоэмоциональные стресс факторы соревновательной деятельности в экстремальных видах спорта и при сдаче экзаменов.
В работе впервые проведены исследования влияния комбинированной гипоксии и гиперкапнии при пробе с «возвратным дыханием» на организм взрослых и подростков, адаптированных к гипоксическим и гиперкапническим условиям (спортсмены-гребцы) и неадаптированных (студенты и школьники) и выявлены особенности реакции дыхания и кровообращения. Установлена зависимость эффективности функционирования кардиореспираторной системы при тестирующем воздействии измененной газовой среды и максимальной физической нагрузки в зависимости от возраста обследуемых и их спортивной квалификации. Выявлено, что лица с высокими удельными величинами легочной вентиляции отличались меньшей устойчивостью к сдвигам дыхательного гомеостаза в условиях гипоксии и гиперкапнии и меньшей эффективностью кардиореспираторной системы при максимальной физической нагрузке.
Новыми в работе являются сравнительные данные об особенностях адаптивных реакций кардиореспираторной системы в соревновательных условиях у спортсменов мужского и женского пола в одном из экстремальных видов спорта – скалолазании и выявлена их связь с исходным тонусом вегетативной нервной системы. Установлены внутрисистемные и межсистемные корреляционные связи между параметрами системы дыхания, гемодинамики, регуляции ритма сердца и психологическими особенностями у мужчин и женщин в условиях соревновательного стресса.
Выявлены особенности адаптивных реакций сердечно-сосудистой системы и регуляции ритма сердца у студентов мужского и женского пола в условиях экзаменационного стресса в зависимости от исходного тонуса вегетативной нервной системы. Впервые выявлены особенности регуляции сердечного ритма у студенток с различным исходным типом дыхания в условиях произвольной задержки дыхания и при гипервентиляции. Студентки с исходно низким уровнем легочной вентиляции были устойчивее к сдвигам дыхательного гомеостаза в условиях гипервентиляции, и у них не отмечалось значительного напряжения регуляторных систем. В пробе с задержкой дыхания у данной категории студенток отмечалось большее усиление влияния парасимпатического отдела ВНС на регуляцию сердечного ритма по сравнению с лицами, обладающими высоким уровнем вентиляции.
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты проведенных сравнительно-физиологических исследований позволили определить характеристики адаптивных реакций организма, связанных с особенностями дыхания, на действие таких экстремальных факторов, как максимальная физическая нагрузка, измененная газовая среда с комбинированным воздействием гипоксии и гиперкапнии у взрослых и юных спортсменов, не занимающихся спортом студентов и школьников, и у студенток при гипокапнии. Результаты исследования могут найти применение при разработке обоснованных критериев оценки функциональных резервов организма спортсменов, специфические условия спортивной деятельности которых ограничивают максимальные возможности системы внешнего дыхания (гребля на байдарках, плавание, велоспорт), а также критериев контроля и оптимизации тренировочных занятий с учетом возрастных и индивидуальных особенностей адаптации к физическим нагрузкам.
Важное практическое значение имеют результаты исследований, характеризующие гендерные и индивидуальные особенности адаптивных реакций в условиях соревновательной деятельности спортсменов-скалолазов, что позволяет использовать эти данные для оценки воздействия стресс-фактора на организм и построения модельных характеристик наиболее успешных спортсменов в экстремальных видах спорта.
Результаты исследований психофизиологического состояния студентов в условиях экзаменационного стресса позволили определить индивидуальные различия адаптивных реакций, связанных с исходным тонусом вегетативной нервной системы, что дает возможность использовать полученные данные в разработке профилактических программ оптимизации функционального состояния студентов.
Результаты исследования используются в учебном процессе кафедры физиологии человека и животных КГУ им. В.И.Ульянова-Ленина и кафедры нормальной физиологии РУДН. По материалам исследований разработана база данных оценки функциональных возможностей и уровня здоровья студентов КГУ, а также разработана и используется комплексная программа Казанского государственного университета «Образование и здоровье».
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на XVIII Съезде физиол. общества им. И.П. Павлова, Казань, 2001 г.;
на VIII, IX, XIV Междунар. симпоз. «Эколого-физиологические проблемы XI, XII, адаптации», Москва, 1998, 2000, 2003, 2007, 2009 г.г.;
на Всеросс. науч.- практ.
конф. « Здоровье в XXI веке», Тула, 2000 г.;
на Междунар. науч.- практ. конф.
«Современные информационные технологии в физической культуре и спорте», Ижевск, 2001 г.;
на науч.- метод. конф. « Актуальные проблемы физической культуры в профессиональной подготовке студентов высшей школы», Санкт Петербург, 2001 г.;
на науч.- практ. конф. «Физическая культура и спорт в вузе:
проблемы и перспективы», Казань, 2002 г.;
на Всеросс. науч.- практ. конф.
«Пути повышения социальной значимости физической культуры и спорта», Казань, 2002 г.;
на науч.- практ. конф. « Формирование культуры здоровья студентов: проблемы и перспективы», Казань, 2005 г.;
на VIII Всеросс. симпоз.
« Растущий организм: адаптация к физической и умственной нагрузке», Казань, 2006 г.;
на Всеросс. науч.- практ. конф. «Социальный потенциал физического воспитания студентов», Казань, 2008 г.
Диссертационная работа апробирована на заседании кафедры нормальной физиологии медицинского факультета Российского университета дружбы народов.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 45 научных работ, в том числе 10 статей, рецензируемых ВАК.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методики, результатов исследования и их обсуждения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы. Текст изложен на машинописных страницах, иллюстрирован 44 рисунками и 34 таблицами.
Указатель литературы содержит 364 источников, из которых 124 иностранных авторов.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Методы и объем исследований. Выбор методических приемов и объем исследований определялся целью и задачами данной работы. Общая характеристика, объем и методы исследований представлены в таблице 1.
Для решения поставленных задач было проведено четыре серии физиологических исследований.
В первой серии исследований изучались адаптивные реакции сердечно сосудистой и дыхательной систем организма в условиях измененной газовой среды в покое. В исследованиях приняли участие взрослые спортсмены-гребцы мужского пола с высокой спортивной квалификацией в возрасте 18-25 лет и учащиеся ДЮСШ по гребле на байдарках в возрасте 14-15 лет, студенты обоего пола, не занимающиеся спортом, в возрасте 18-28 лет, а также школьники, не занимающиеся спортом, в возрасте 14-15 лет.
Во второй серии исследованы адаптивные реакции в условиях напряженных физических нагрузок. В исследованиях приняли участие спортсмены-гребцы мужского пола (23 взрослых, квалифицированных спортсмена и 23 учащихся ДЮСШ в возрасте 14-15 лет), студенты в возрасте 18-20 лет и школьники в возрасте 14-15 лет.
Третья серия исследований была посвящена изучению адаптивных реакций сердечно-сосудистой системы и регуляции ритма сердца у студентов на экзаменационный стресс. В исследованиях участвовали студенты обоего пола в возрасте 18-20 лет.
В четвертой серии изучались адаптивные реакции организма спортсменов-скалолазов в условиях соревновательного стресса. В исследовании приняли участие спортсмены-скалолазы обоего пола в возрасте 18-24 года.
Таблица 1.
Объем и общая характеристика исследований Серии Характеристика Группы обследуемых Кол-во Используемые исследований обслед. методики Исследование Спортсмены-гребцы: Антропометрия;
адаптивных взрослые определение реакций юные: функциональных сердечно- квалифицированные возможностей аппарата сосудистой и низкоквалифиц. внешнего дыхания;
дыхательной Не занимающиеся время задержки дыхания систем в спортом: в пробе Штанге;
условиях студенты(муж.) спирометрия;
реография;
гипоксии и студентки(жен.) электрокардиография;
гиперкапнии, при школьники газоанализ;
произвольной кардиоритмография задержке измерение АД.
дыхания(проба Штанге) и гипервентиляции Всего обследуемых: Исследование Спортсмены-гребцы: Спирометрия;
показателей взрослые реография;
системы юные электрокардиография;
внешнего студенты(контроль) газоанализ;
измерение дыхания и школьники(контроль) АД.
гемодинамики в условиях напряженных физических нагрузок. Всего обследуемых: Исследование Студенты: Кардиоритмография;
адаптивных мужчины измерение АД;
реакций женщины тесты психологических организма особенностей личности студентов на экзаменационный стресс Всего обследуемых: Исследование Спортсмены-скалолазы: Спирометрия;
адаптивных мужчины реография;
реакций женщины электрокардиография;
организма газоанализ;
измерение спортсменов- АД;
кардиоритмография;
скалолазов в тесты психологических условиях особенностей личности соревновательно го стресса Всего обследуемых: В первой и второй серии обследования проводились в состоянии относительного покоя в положении сидя и при выполнении тестирующих функциональных проб с использованием физической нагрузки и дыханием измененной газовой средой, при произвольной задержке дыхания и гипервентиляции у женщин.
В третьей и четвертой сериях исследований в качестве функциональной нагрузки использовалась ортостатическая проба.
Всего с участием 438 человек проведено более 11600 исследований.
В выборе методов исследования мы исходили из того, что физическая нагрузка и воздействие измененной газовой средой являются адекватными возмущающими факторами в оценке реактивности и мобилизуемости газотранспортной системы организма, в выявлении характера и направленности адаптивных реакций, так как от результирующей функции дыхания и кровообращения зависит напряжение О2 и СО2 в тканях, а следовательно, и нормальное течение окислительных процессов в организме.
Физическая работоспособность в наших исследованиях определялась с помощью велоэргометра КЕ-11 фирмы “Медикор”. Все обследуемые выполняли на нем тестирующую работу в режиме ступенчато повышающейся мощности нагрузки (30 вт х 3 мин. на каждой ступени), начиная с 0 Вт, без интервалов отдыха между ступенями до появления признаков глубокого мышечного утомления и отказа от продолжения работы. Показателями истощения и невозможности продолжения работы служили следующие факторы: падение оборотов велоэргометра ниже 60 в минуту, обильное потоотделение, достижение уровня МПК (И.В. Аулик, 1990), увеличение частоты сердечных сокращений до 180-200 в минуту.
В качестве второй функциональной пробы нами была выбрана методика “возвратного дыхания” (Н.А. Агаджанян, А.И. Елфимов, 1986), которая представляет собой дыхание в замкнутый объем без поглощения СО2 с регистрацией функциональных показателей при нарастании гипоксии и гиперкапнии. Для проведения пробы использовался спирограф “Метатест-2” с общим объемом 10 литров. Проба проводилась в течение 5 мин. В процессе пробы ежеминутно определялось парциальное давление О2 и СО2 во вдыхаемом воздухе с помощью газоанализаторов углекислого газа ГАУ-3 и кислорода АК 1. В конце пробы соотношение рСО2/рО2 во вдыхаемом воздухе составляло 48 52/80-90 мм рт.ст. Одновременно регистрировались физиологические показатели кардиореспираторной системы.
В аналогичных условиях были проведены исследования с применением устройства ПНТК (прибор независимого и энергонезависимого теплового комфорта организма человека). Данный прибор прогревает вдыхаемый воздух до температуры +25-36С0, увлажняет и обогащает углекислым газом.
Применение ПНТК в условиях функциональной гипоксически гиперкапнической пробы с «возвратным дыханием» проводилось для выявления влияния данного прибора на резервные адаптивные возможности кардиореспираторной системы. ПНТК применялся в виде вкладыша в кислородную маску, что позволяло использовать его как в условиях нормооксии, так и при возвратном дыхании.
Функциональное состояние дыхательной системы оценивалось по спирограмме с использованием спирографа «Метатест-2» и тестов поток-объем на программно-диагностическом комплексе «Валента». Определялись основные объемные и скоростные параметры внешнего дыхания и их отношение к среднестатистической норме, выраженной в процентах (R.J.
Knudson, 1984). Объемные показатели внешнего дыхания рассчитывались в системе BTPS. Показатели газообмена определялись методом Дугласа Холдейна, рассчитывались общепринятыми методами и приводились к стандартным условиям STPD.
Учитывая, что индивидуальные особенности легочной вентиляции на стимулы дыхания зависят от типа дыхания в норме (И.С. Бреслав, 1984), анализ показателей кардиореспираторной системы проводился с учетом индивидуального исходного значения удельной легочной вентиляции – индекса дыхания (ИД). При этом учитывались индивидуальные значения ИД, которые не попадали в диапазон [ М-1;
М+1 ] и отражали высокий и низкий уровни легочной вентиляции.
Для оценки чувствительности дыхательного центра к нейрогуморальным факторам (pСО2), проводилась проба с задержкой дыхания на вдохе (проба Штанге), с регистрацией времени задержки и парциального давления О2 и СО2 в выдыхаемом воздухе после пробы (А.В. Чоговадзе, М.М. Круглый, 1977).
Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы оценивалось с помощью электрокардиографии и импедансной тетраполярной реографии (Пушкарь Ю.Т., и др.,1980) с помощью реоплетизмографа РПГ 2- 02. Нами регистрировалась дифференциальная реограмма, позволяющая судить об изменении скорости кровенаполнения по изменению конфигурации кривой, а также определять объемную скорость выброса крови во время систолы.
Учитывая, что сердечно-сосудистая система рассматривается как индикатор адаптационных реакций всего организма (В.В. Парин, Р.М.
Баевский, и др., 1967), а показатели вариабельности сердечного ритма позволяют проводить оценку неспецифических адаптационных реакций (Р.М.
Баевский, 2002), мы использовали методику кардиоритмографии для оценки степени напряжения регуляторных механизмов сердечного ритма в условиях экзаменационного и соревновательного стресса у студентов и спортсменов, представляющих один из экстремальных видов спорта – скалолазание, а также в условиях дыхательных проб. Показатели вариабельности сердечного ритма (ВСР) регистрировались и определялись с помощью программно аппаратурного комплекса «Валента».
Студенты обследовались в период отсутствия экзаменационного стресса (середина семестра), за полчаса перед экзаменом и через час после экзамена.
Фоновое обследование спортсменов-скалолазов проходило за 2 недели до соревнований, а в условиях соревнований за полчаса до старта и через час после соревнований.
Учитывая, что индивидуально-психологические особенности в значительной степени определяют влияние различных стресс-факторов на организм человека и оказывают влияние на уровень функционирования регуляторных механизмов, мы использовали методику теппинг-теста (Е.П.
Ильин,1980) для выявления типа нервной системы обследуемых. С помощью опросников Спилбергера и Айзенка проводилось психологическое тестирование для определения таких свойств личности, как уровень ситуативной и личностной тревожности и нейротизм.
Полученные экспериментальные данные статистически обрабатывались с использованием программы «Microsoft Excel XP», «Statistica 6.0» и включали описательную статистику, оценку достоверности различий по Стьюденту и корреляционный анализ с оценкой достоверности коэффициентов корреляции.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1. Особенности адаптивных индивидуально-типологических реакций организма при сдвигах дыхательного гомеостаза.
Функциональные возможности аппарата внешнего дыхания у спортсменов гребцов разного возраста и лиц мужского и женского пола, не занимающихся спортом, определялись в функциональных дыхательных пробах (табл.2).
Проба с задержкой дыхания на вдохе (Штанге) показала большую устойчивость к сдвигам дыхательного гомеостаза, связанную со спортивной подготовкой и возрастом. Взрослые спортсмены дольше задерживали дыхание по сравнению с юными гребцами (p0.001) и с испытуемыми, не занимающимися спортом (р0.001).
Таблица 2.
Функциональные показатели аппарата внешнего дыхания у обследуемых в состоянии относительного покоя.
Показатели Группы обследуемых Ш I II IV V ЖЕЛ(л) 5.10 + 0.11 4.42 + 0.35 4.11 + 0.12 3.31 + 0.16 3.79 + 0. 4.96 + 0.16 4.03 + 0.15 4.36 + 0.17 3.20 + 0.06 3.34 + 0. 4.92 + 0.13 3.50 + 0.20 4.34 + 0.28 3.04 + 0.12 2.59 + 0. ЖЕЛ/ДЖЕЛ(%) 107.3 + 3.11 105.3 + 7.55 86.1 + 2.74 98.1 + 5.18 97.6 + 4. 107.5 + 1.71 97.1 + 2.93 93.1 + 2.55 94.0 + 2.29 83.8 + 3. 103.8 + 3.35 87.9 + 3.89 92.6 + 4.96 95.9 + 3.92 72.9 + 7. ФЖЕЛ(л) 4.45 + 0.15 4.14 + 0.36 3.78 + 0.27 2.84 + 0.05 2.95 + 0. 4.67 + 0.10 3.75 + 0.15 4.07 + 0.12 2.74 + 0.05 2.99 + 0. 4.58 + 0.06 3.26 + 0.14 3.68 + 0.26 2.66 + 0.08 2.22 + 0. Проба 88.1 + 3.09 62.3 + 4.47 68.2 + 6.07 54.3 + 2.86 51.4 + 2. Штанге(сек) 83.1 + 2.09 60.1 + 2.24 63.9 + 2.14 49.3 + 2.71 47.6 + 1. 76.5 + 6.05 53.0 + 2.04 63.2 + 5.07 45.5 + 1.84 40.0 + 1. Примечание: I-взрослые спортсмены;
II-юные спортсмены;
Ш- студенты;
IV- студентки;
V школьники. По каждому показателю приведены цифры (вверху)- для лиц с низким ИД;
внизу- для лиц с высоким ИД. Жирным шрифтом выделены среднегрупповые значения.
Время задержки дыхания в пробе Штанге зависело от роста и массы тела у студентов (r= - 0.462 и r=0.484, p0.05), юных спортсменов (r=0.667, p0.001 и r=0.415, p0.05) и школьников (r= - 0.861, p0.05 и r= 0.723, p0.05), а также от парциального давления О2 и СО2 в воздухе, выдыхаемом после пробы.
Большую устойчивость в пробе Штанге показали обследуемые с низким исходным ИД, которые дольше задерживали дыхание, чем лица с высоким ИД (p0.1- p0.004). Функциональные изменения аппарата внешнего дыхания и его резервные возможности (ЖЕЛ, ФЖЕЛ) повышались с возрастом и под влиянием занятий гребным спортом.
У юных спортсменов и школьников установлены достоверно более высокие значения ЖЕЛ и ФЖЕЛ у лиц с низким ИД. У взрослых обследуемых с высоким и низким уровнем вентиляции показатели функциональных возможностей системы внешнего дыхания значительных различий не имели.
Следовательно, факторы, определяющие функциональные резервные возможности внешнего дыхания оказывали статистически значимое влияние на уровень вентиляции у подростков в покое и не влияли у взрослых обследуемых.
Согласно литературным данным базальный уровень вентиляции и паттерн дыхания во многом определяются генетическими факторами (Т.В.Серебровская, 1985;
Shea S.A., Benchetrit G., et al., 1989) и оказывают значительное влияние на показатели внешнего дыхания и газообмена.
Предполагается, что вариабельность дыхания в нормальных условиях зависит от вентиляторной чувствительности к хеморецептивным стимулам (И.С.Бреслав, 1994). Так, спортсмены-пловцы в нормальных условиях имели редкий и глубокий брадипноидный тип дыхания с повышенным уровнем содержания углекислоты в легких и крови, что указывало на снижение вентиляторной чувствительности дыхательной системы к СО2 (С.Г.
Кривощеков с соавт., 2007).
У лиц с высоким уровнем легочной вентиляции, который обеспечивался за счет частоты дыхания (ЧД) и больших значений дыхательного объема (ДО), потребление О2 было достоверно выше.
Рис.1.Показатели гемодинамического эквивалента О в состоянии покоя у обследуемых с ГДЭ-О2 ед.
низким и высоким уровнем легочной вентиляции.
Светлые столбцы - лица с низким уровнем вентиляции;
темные столбцы – лица с высоким уровнем вентиляции.
По оси абсцисс группы обследуемых: 1-взрослые спортсмены;
2-юные спортсмены;
3-студенты;
4-студентки;
5 1 2 3 4 школьники. По оси ординат ГДЭ группы обследуемых О2 (МОК/VО2 ед.) Индивидуальные особенности функциональной связи газотранспортной системы и газообмена у лиц с высоким и низким уровнем ИД, отражал гемодинамический эквивалент О2 (ГДЭ-О2), который был выше у вторых и указывал на низкую способность экстракции О2 из крови и различный характер обеспечения организма кислородом (рис.1).
У лиц с высоким ИД в поддержании адекватного уровня метаболизма доминировала респираторная система, а с низким ИД – преобладала сердечно сосудистая система. Об этом свидетельствовали достоверно большие величины вентиляторно-перфузионного отношения МОД/МОК (p0.002- p0.0001), установленные у первых. Достоверно более низкие величины кислородного пульса(КП), отражающего количество потребляемого кислорода приходящегося на одно сердечное сокращение, были у обследуемых с низким ИД, что свидетельствовало о более экономной работе сердца в покое.
1.1 Особенности регуляции ритма сердца при произвольной задержке дыхания и гипервентиляции.
Изучение особенностей регуляции ритма сердца при выполнении пробы Штанге у студенток, показало отсутствие значительных изменений ЧСС и усиление влияния парасимпатической системы на регуляцию сердечного ритма при снижении симпатической активности (табл.3). На это указывало увеличение значений Мо (p0.04), Х (p0.02) и уменьшение АМо (p0.03), ИН (p0.004), ИВР (p0.008), ВПР ( p0.005) и ПАПР ( p0.004). При этом увеличение индекса централизации (ИЦ) с 2.20 + 0.329 ед. до 5.79 + 1.542 ед. ( p0.02) указывало на преобладание активности центрального контура регуляции над автономным, что отражало характер изменений механизмов регуляции сердечного ритма при задержке дыхания.
Таблица 3.
Показатели вариабельности сердечного ритма у студенток при выполнении дыхательных проб Показатели Фоновое состояние Проба Штанге ЧСС, уд/мин 82.5 + 1.72 81.5 + 1. Мо, мсек 0.76 + 0.011 0.80 + 0.017 * АМо,% 38.5 + 2.07 33.4 + 1.75 * Х,мсек 0.26 + 0.017 0.31 + 0.014 * ИН,ед. 122.9 + 13.89 76.8 + 7.08 ** ИЦ, ед. 2.20 + 0.329 5.79 + 1.542* * р 0.05;
** р 0.005 - различия достоверны с фоновым состоянием Усиление централизации управления было вызвано исключением влияния дыхания на формирование высокочастотных колебаний сердечного ритма с уменьшением мощности дыхательных волн (HF) с 1247 + 465 до 375 + 40.8 мс (p0.05), и увеличением мощности VLF-волн с 754 + 117 мс2 до 1008 + 126 мс (p0.03), означающего повышение активности симпатического звена вегетативной регуляции (преимущественно надсегментарных отделов) и отражающего эрготропные влияния на сердечную деятельность в процессе пробы. Об этом свидетельствовала корреляционная связь мощности HF-волн с ЧД и ДО в покое (r= - 0.424 и r= 0.467, p0.05), а также связь ИН с мощностью VLF- волн и HF - волн (r = - 0.570 и r = - 0.408, p0.05) в пробе Штанге.
Студентки с исходно низким ИД показали большую устойчивость и меньшую чувствительность к гипоксии и гиперкапнии в пробе Штанге, дольше задерживая дыхание по сравнению с девушками, имеющими высокий ИД (54. + 2.87 и 45.5 + 1.84 сек., p0.02).
Увеличение Мо, Х, снижение ВПР, ИН и сохранение значений АМо позволяло говорить о преобладании у них парасимпатических влияний на регуляцию сердечного ритма при сохранении активности симпатической системы. Снижение АМо у студенток с высоким ИД отражало снижение активности симпатического звена регуляции.
мс HF VLF 3000 мс 2000 1500 1 2 1 2 усл.ед.
мс LF LF+VLF/HF 1000 800 400 0 1 2 1 2 Рис.2. Показатели спектральной мощности сердечного ритма у студенток с различным уровнем легочной вентиляции в условиях относительного покоя и при выполнении пробы Штанге.
HF- значения мощности высокочастотной компоненты;
VLF – значения мощности очень низкочастотной компоненты;
LF – значения мощности низкочастотной компоненты;
LF+ VLF /HF – индекс централизации (ИЦ).
1- усредненные данные по всей группе;
2- студентки с низким ИД;
3- студентки с высоким ИД. Темные столбики-«фон»;
светлые - проба Штанге.
Меньшее физиологическое напряжение регуляторных систем у студенток с низким ИД в пробе Штанге было связано с высоким значением мощности HF волн (р0.04) (рис.2), характеризующим активность парасимпатического звена регуляции ритма сердца (Р.М. Баевский, 2002), которое, несмотря на снижение, оставалось выше, чем у студенток с высоким ИД (р0.05), а также с более низкой мощностью VLF-волн (р0.09).
Корреляционный анализ выявил высокую зависимость ИН с мощностью HF-волн у студенток с низким ИД как в фоне (r = - 0.903, p0.05), так и в пробе Штанге (r = - 0.937, p0.05), а у студенток с высоким ИД только в пробе (r = 0.664, p0.05), что указывает на возможность коррекции состояний, связанных с высокими значениями стресс-индекса (ИН), посредством изменения уровня легочной вентиляции и/или газообмена.
Для определения влияния индивидуальных особенностей легочной вентиляции на реакцию кардиореспираторной системы студенток в условиях гипокапнии, полученные в пробе с гипервентиляцией данные группировались с учетом исходных значений ИД.
Проба с гипервентиляцией сопровождалась повышением парциального давления О2 (р0.0001) и снижением СО2 (р0.0001) в выдыхаемом воздухе независимо от исходного уровня ИД (табл.4). Потребление О2 и выделение СO значительно возросло (р0.004-р0.0002), сохраняя большие значения у студенток с высоким ИД (р0.02-р0.003). Повышение VО2 связывают с увеличением работы дыхания по преодолению эластического и неэластического сопротивления при выполнении дыхательных движений, гипокапнией и респираторным алкалозом, а также со снижением концентрации Н+ ионов (М.И. Левашов, 1984;
Karetzky M.S., Chain S.M.,1970). Увеличение дыхательного коэффициента (ДК) и уменьшение КИО2 не зависело от исходного типа дыхания и указывало на общность изменений, обуславливающих снижение эффективности легочной вентиляции и газообмена, связанное в свою очередь с резким нарушением равномерности вентиляционно-перфузионных отношений, в общей структуре которых вентиляция альвеол постоянно преобладает над их перфузией (В.Б. Малкин, Е.П. Гора,1990). Частота дыханий достоверно (р0.001) уменьшилась в пробе с гипервентиляцией только у студенток с высоким ИД, что отражало снижение инспираторной активности дыхательного центра в связи с развивающейся гипокапнией и указывало на возможно большую чувствительность к ней хеморецепторных механизмов, а также минимизацию энергозатрат посредством изменений в мышечной (механорецепторной) подсистеме контроля (В.А.
Сафронов, Н.Н. Тарасова,2006), в условиях, когда дыхательный объем был нормирован 0.5 ЖЕЛ.
На индивидуальный характер реакции гемодинамики при гипервентиляции указывали ряд авторов (В.Л. Фанталова,1973;
Morgan W.P., 1983).
Гипервентиляция приводила к приросту ЧСС у студенток с высоким ИД до 107.6 + 4.89 уд/мин и низким до 87.3 + 3.50 уд/мин (р0.001).
Снижение Мо (р0.002), Х (р0.0001) и увеличение ИН (с 108.0 + 6.82 до 200.0 + 24.4 усл.ед, р0.02), указывали на значительное усиление симпатических влияний на регуляцию ритма сердца и функциональное напряжение регуляторных систем в пробе с гипервентиляцией у студенток с высоким ИД. При этом значения Мо, Х у них были ниже (р0.004 и р0.001), а АМо и ИН выше, чем у студенток с низким ИД (р0.009 и р0.0003).
Таблица 4.
Показатели внешнего дыхания и газообмена у студенток с высоким и низким ИД при выполнении пробы с гипервентиляцией Проба с гипервентиляцией Показатели Фоновое состояние ЧД, цикл/мин 11.2 + 1.61 11.5 + 1. 16.8 + 1.60** 22.3 + 1. ДО, (л) 0.52 + 0.07 1.60 + 0.15** 0.61 + 0.03 1.57 + 0.05** МОД,(л) 5.06 + 0.12 17.3 + 0.97** 26.2 + 2.38** 13.69 + 1. РеО2,(мм рт.ст.) 115.5 + 0.57 134.1 + 0.26** 136.0 + 0.79* 125.1 + 1. РеСО2,(мм рт.ст) 35.2 + 0.19 21.9 + 0.52** 21.4 + 0.59** 28.3 + 0. 229 + 31.6 437 + 41.0** VO2,(мл/мин) 597 + 37.4* 478 + 21. 193 + 19.5 414 + 32.6** VСO2,(мл/мин) 596 + 41.4** 416 + 27. ДК,ед. 0.85 + 0.024 0.96 + 0.015** 0.87 + 0.021 1.00 + 0.023* КП (мл/уд) 2.82 + 0.08 4.99 + 0.43** 5.7 + 0. 5.40 + 0. КИО2 (мл/л) 36.9 + 0.65 23.8 + 0.94** 22.1 + 0.93** 29.2 + 1. Вверху – лица с низким ИД;
внизу – лица с высоким ИД;
жирным шрифтом выделены достоверно различающиеся между собой значения – р 0. * р 0.05 - ** р 0.005 - различия достоверны с фоновым состоянием Анализ значений спектральной мощности ВСР показал значительные различия у студенток с низким и высоким ИД (рис.3).
Известно, что одним из проявлений парасимпатического влияния на ЧСС является респираторная синусовая аритмия (РСА), которая повышает эффективность газообмена в легких, согласуя во времени легочный кровоток с объемом легких в каждом дыхательном цикле, «сберегая сердцебиения» во время выдоха и таким образом повышая «выгодность» легочного кровотока(Hayano J., Yasuma F., 1996). В нашем исследовании величина HF волн, отражающая уровень РСА при гипервентиляции достоверно снижалась у студенток с низким ИД (р0.05). В условиях критического функционирования организм меняет стратегию обеспечения «выгодного» кровообращения (ПНС) на стратегию усиления СНС-регуляции, направленную на выживание (С.В.
Нестеров,2005). На это указывает снижение мощности LF-волн у студенток с низким ИД, свидетельствующее о снижении активности подкоркового сосудистого центра, и увеличение мощности VLF-волн, отражающих церебральные эрготропные влияния (Н.Б. Хаспекова, 2003).
мс мс мс VLF LF HF 2500 1000 0 1 2 1 2 3 1 2 Рис.3. Абсолютные значения мощности спектра волновых колебаний ритма сердца у студенток с высоким и низким уровнем легочной вентиляции в фоне и при гипервентиляции.
Обозначения: 1-средние данные по группе;
2- студентки с низким ИД;
3- студентки с высоким ИД. Темные столбики-«фон»;
светлые - проба с гипервентиляцией.
У студенток с высоким ИД низкие величины HF-, LF- и снижение VLF волн в условиях гипервентиляции, свидетельствовали об уменьшении ВСР и реактивности ВНС, приводящей к снижению способности организма адаптироваться к неблагоприятным условиям (Barron H.V., Viskin S., 1998).
Большее напряжение регуляторных систем у студенток с высоким ИД, в фоне, значительно усиливалось в пробе с гипервентиляцией. Очевидно, возникающая при гипервентиляции гипокапния вызывает значительное напряжение регуляторных систем, связанное с усилением влияния СНС, и может приводить к их истощению (астенизации), при котором активность управляющих механизмов снижается, что отмечалось у студенток с исходно высоким ИД.
1.2. Особенности адаптивных реакций кардиореспираторной системы в условиях нарастающей гипоксии и гиперкапнии.
Для определения адаптивных индивидуально-типологических особенностей реактивности и мобилизуемости газотранспортной системы организма у взрослых и подростков в экстремальных условиях измененной газовой среды, были проведены исследования с комбинированным воздействием гипоксии и гиперкапнии.
У всех обследуемых с исходно высоким ИД больший прирост легочной вентиляции в пробе с «возвратным дыханием» обеспечивался за счет роста ДО (р0.1- р0.001) и сохранения больших значений ЧД, а у лиц с низким ИД только за счет роста ДО (р0.004- р0.0001), что и определяло большие величины МОД у первых. Несмотря на увеличение легочной вентиляции, во всех обследованных группах отмечалось угнетение газообмена, которое выражалось в снижении VО2, VСО2 и КИО2. При этом градиент снижения показателей по отношению к фоновым значениям, был выше у лиц с исходно высоким ИД во всех группах (р0.002 - р0.0001), что отражало меньшую их устойчивость к сочетанному воздействию гипоксии и гиперкапнии.
Уменьшение КИО2 свидетельствовало о снижении эффективности внешнего дыхания (С.Г. Кривощеков, Г.М. Диверт и др., 2006).
Наибольшие изменения оказались в группах подростков, что отражало возрастные особенности реактивности в условиях острого воздействия гипоксии и гиперкапнии.
Повышение содержания СО2 во вдыхаемом воздухе до 2 об.%, уже приводило к достоверному снижению VО2, что связывают с замедлением метаболических процессов в состоянии покоя в результате накопления углекислоты (Н.А. Агаджанян, А.И.Елфимов, 1986).
Рис.4. Динамика ГДЭ-О2 в конце пробы с «возвратным дыханием» у лиц с низким и высоким ГДЭ-О2 ед.
уровнем исходной легочной вентиляции ИД.
Обозначения: 1-взрослые гребцы;
2-юные гребцы;
3- студенты;
4- школьники. Темные столбцы-лица с низким ИД;
светлые столбцы-лица с высоким ИД.
Штриховкой обозначены фоновые значения.
1 2 3 Дальнейшее повышение содержания СО2 и снижение О2 во вдыхаемом воздухе, приводило к росту ГДЭ-О2 (МОК/VО2 ед.) в группах подростков (рис.4) независимо от их спортивной подготовленности, что свидетельствует о лимитирующей роли возрастного фактора в реакциях утилизации кислорода тканями, а также способности переноса и отдачи кислорода гемоглобином.
Подобные изменения вызываются развитием ацидоза, накоплением кислых продуктов метаболизма в плазме крови, угнетением гликолитических процессов в эритроцитах, активирующих отдачу О2 (В.Р. Ильин, 1983).
У взрослых спортсменов с низким ИД гемодинамический эквивалент сохранялся на уровне фоновых значений, что отражало особенности адаптации организма к тренировочной деятельности, заключающиеся в устойчивости гемодинамики к гиперкапническому стимулу с одной стороны, и возможности сохранять уровень метаболизма в условиях нарастания гипоксии и гиперкапнии с другой. Механизмом увеличения потребления О2 в условиях гипоксии и гиперкапнии может являться усиление активности митохондриальных ферментативных комплексов (С.И. Сороко с соавт., 2005). У спортсменов с высоким ИД более высокие значения ГДЭ-О2 (р0.003) были связаны со снижением потребления О2 (p0.0001), так как МОК у них был одинаков.
Подростки и студенты с исходно высоким ИД снижали УО (p0.05-p0.03).
При этом МОК компенсировался за счет ЧСС у юных спортсменов и студентов, и не компенсировался, до уровня фоновых значений, у школьников.
Обследуемые с низким ИД отличались большей устойчивостью гемодинамики, поддерживая УО на уровне фоновых значений, и в большей степени сохраняли способность к использованию инотропного резерва сердца, о чем свидетельствовали более высокие значения индекса уравновешенности объемно-частотной характеристики работы сердца УО/ЧСС (p0.08-p0.001).
Снижение УО, более выраженное у лиц с высоким ИД, было связано (r = 0.594;
r = - 0.907, p0.05) с повышением периферического сопротивления сосудов, которое, очевидно является защитным механизмом перераспределения кровотока в пользу наиболее чувствительных к гипоксии органов - головного мозга и сердца в экстремальных условиях гипоксии и гиперкапнии.
Наиболее высокий прирост КЭКРС-О2, при нарастающей гипоксии и гиперкапнии, оказался у юных гребцов и школьников (232.0 + 25.71ед. и 217.1 + 37.35 ед., соответственно). При этом рост КЭКРС-О2 был более выражен у лиц с высоким ИД, что указывало на снижение эффективности функционирования кардиореспираторной системы в пробе с «возвратным дыханием» и повышении «цены жизнедеятельности» (А.Н. Меделяновский, 1987) в условиях нарушения дыхательного гомеостаза. В пробе с «возвратным дыханием» отмечалось значительное увеличение вентиляторно-перфузионного отношения МОД/МОК (рис.5), свидетельствовавшее об усилении регуляторной роли гиперкапнического драйва в результате накопления СО2 в крови, и более выраженное у лиц с высоким ИД (p0.2-p0.004).
Рис.5. Динамика МОД/МОК в конце МОД/МОК пробы с «возвратным дыханием» у лиц с ед.
высоким и низким исходным уровнем легочной вентиляции.
Обозначения: 1-взрослые спортсмены;
2- юные спортсмены;
3- студенты;
4- школьники.
Темные столбцы-лица с низким ИД;
светлые столбцы-лица с высоким ИД. Штриховкой обозначены фоновые значения.
1 2 3 Большие значения МОД/МОК указывали на преобладание респираторного типа адаптации, а меньшие, у лиц с низким ИД – циркуляторного (Розенблат В.В. и др.,1985).
Таким образом, исследования показали, что кислородные режимы организма подростков в условиях гипоксии и гиперкапнии характеризуются меньшей экономичностью и эффективностью и большей физиологической «ценой адаптации» по сравнению со взрослыми, критерием оценки которых может выступать КЭКРС-О2(АДср/VО2). Большая устойчивость кардиореспираторной системы к воздействию измененной газовой среды у взрослых спортсменов обеспечивалась за счет утилизации О2 и поддержания необходимого уровня кровотока. Индивидуально-типологические особенности, связанные исходным уровнем легочной вентиляции, проявлялись большей устойчивостью к сдвигам дыхательного гомеостаза лиц с низким ИД во всех обследованных группах, что может свидетельствовать об общих механизмах повышения такой устойчивости, связанной с преобладанием циркуляторного типа адаптивных реакций.
1.3 Физиологические особенности применения ПНТК.
Проведенные исследования адаптивных реакций организма с применением устройства ПНТК (прибор независимого и энергонезависимого теплового комфорта организма человека), позволили выявить физиологические эффекты накопления СО2.
В состоянии относительного покоя, вне пробы с «возвратным дыханием» использование ПНТК приводило к снижению легочной вентиляции с 11.1 + 1.93 л/мин до 7.5 + 0.84 л/мин (р0.1) за счет снижения ДО. При этом снижалось VСО2 с 262.5 + 14.9 мл/мин до 181.8 + 6.1 мл/мин (р0.03). Можно предположить, что накопление СО2 в альвеолярном воздухе и крови при использовании ПНТК в условиях нормооксии, приводит к снижению легочной вентиляции в результате снижения метаболизма. По мнению авторов (Н.А.Агаджанян, А.И.Елфимов, 1986), О2 и СО2 могут выступать не только как антагонисты, но в определенных отношениях как синергисты, обеспечивая оптимальное течение окислительных процессов в тканях. Применение ПНТК в пробе с «возвратным дыханием» с первой минуты пробы снижало ЧД до 11.7 + 1.10 цикл/мин (р0.01), которая оставалась более низкой и в дальнейшем (р0.1- р0.007). При этом МОД поддерживался за счет больших величин ДО, пока концентрация СО2 во вдыхаемом воздухе не достигала 4-5%, а дальнейшее повышение СО2 приводило к выравниванию ДО с пробой без ПНТК.
Анализ градиентов МОД и МОК, приведенных к градиенту концентрации СО2 во вдыхаемом воздухе (рис.6-7) показал больший прирост МОД в начале пробы с применением ПНТК, при том, что содержание СО2 было ниже (р0.04), чем в пробе без ПНТК, что указывает на повышение вентиляторной чувствительности к накоплению СО2 в организме. Нарастание концентрации СО2 во вдыхаемом воздухе, до 3-3.5 об.%, приводило к снижению МОД на 1% прироста СО2. Аналогичная динамика отмечалась в пробе без ПНТК, но с меньшими значениями МОД. Снижение МОК в начале пробы указывало на преобладание вентиляторной реакции.
Рис.6. Динамика градиента МОД при пробе с возвратным дыханием МОД (л/%СО2) градиент -5 1 2 3 4 минуты пробы Обозначения:
- проба без ПНТК;
- проба с ПНТК Дальнейшее нарастание содержания СО2 во вдыхаемом воздухе, приводило к снижению градиента МОК и повышению МОД, но степень их изменения была ниже, чем в пробе без применения ПНТК.
Таким образом, применение ПНТК вызывало меньшую реактивность вентиляторной системы на гиперкапнический стимул при содержании СО2 во вдыхаемом воздухе более 4-5%.
Реакция системы кровообращения с применением ПНТК отличалась большей стабильностью на протяжение всей пробы с «возвратным дыханием» за счет поддержания больших величин УО и более низкого периферического сопротивления сосудов.
Динамика показателей регуляции сердечного ритма показала, что начальный период пробы, до достижения СО2 во вдыхаемом воздухе 2-2.5%, характеризовался снижением степени напряжения механизмов нейровегетативной регуляции кардиоритма по данным ИН, ИВР, ВПР и ПАПР, как с применением ПНТК, так и без него. Снижение указанных индексов было выше с применением ПНТК, что отражало их большее изменение в сторону усиления парасимпатических влияний на регуляцию сердечного ритма. При концентрации СО2 во вдыхаемом воздухе 4-5.5%, а О2 16.5-13%, ИН увеличивался, что свидетельствовало о значительном усилении симпатикотонических влияний на регуляцию ритма сердца.
Рис.7. Динамика градиента МОК при пробе с возвратным дыханием градиент МОК 0, -0, - 1 2 3 4 минуты пробы Обозначения:
- проба без ПНТК;
- проба с ПНТК Применение ПНТК при этом вызывало менее выраженные сдвиги показателей ВСР, что указывало на меньшую степень напряжения системы регуляции.
Дальнейшее нарастание гипоксии и гиперкапнии (7.5-8% СО2 и 10% О2) приводило к разнонаправленному характеру изменений показателей ВСР.
Наряду со снижением ИН отмечалось повышение ИВР, ВПР и ПАПР, что может свидетельствовать о рассогласовании механизмов регуляции, изменении фазовых взаимоотношений между отдельными звеньями регуляции и проявлением признаков дезрегуляции и декомпенсации жизненно важных функций (С.И.Сороко, Э.А.Бурых и др., 2005) в связи со значительными сдвигами газовой среды организма в результате сочетанного воздействия гипоксии и гиперкапнии.
Показатели ВСР в восстановительный период с применением ПНТК отражали меньшее напряжение.
Таким образом, применение ПНТК приводит к снижению уровня легочной вентиляции, связанному с накоплением СО2 в условиях нормооксии и достижением 3-4об.% в условиях сочетанного воздействия гипоксии и гиперкапнии, что вызывает снижение вентиляторной реактивности аппарата дыхания. Данный эффект прибора может быть использован с целью профилактики некоторых проявлений ГВС-синдрома. Использование ПНТК в пробе с «возвратным дыханием» приводило к большей устойчивости со стороны сердечно-сосудистой системы по данным градиента МОК, и меньшей реактивности со стороны системы дыхания по данным градиента МОД.
Механизмы регуляции ритма сердца в пробе с «возвратным дыханием» с применением ПНТК характеризовались меньшим напряжением, что указывало на более низкую «физиологическую цену» адаптации.
2. Особенности адаптивных реакций кардиореспираторной системы в условиях напряженных физических нагрузок.
Адаптационные реакции кардиореспираторной системы спортсменов гребцов разного возраста и спортивной квалификации при выполнении нарастающих до максимально переносимого уровня физических нагрузок, обеспечивались большей активизацией системы кровообращения. Большие величины индекса кровообращения (ИК), меньшие – ИД и вентиляторно перфузионного отношения (МОД/МОК), выявленные у спортсменов-гребцов, указывали на преобладание циркуляторного типа адаптации к физической нагрузке, что, очевидно, является отражением системного «структурного следа» (Ф.З.Меерсон, 1981) опосредованного морфофункциональными изменениями организма при занятиях гребным спортом.
Максимальный уровень физической нагрузки у взрослых гребцов обеспечивался большими величинами МОК и МОД, однако, индексы этих показателей были выше у юных спортсменов. Более высокие величины МПК, высоко коррелирующего с мощностью нагрузки (r=0.873, p0.02), обеспечивались у взрослых гребцов большей эффективностью внешнего дыхания и усилением тканевой утилизации О2, о чем свидетельствуют более высокие величины КИО2 и достоверно низкие величины ВЭ-О2 и ГДЭ-О2 по сравнению с юными спортсменами. У юных гребцов при более низком уровне максимально переносимой нагрузки отмечалось достоверно большее, по сравнению со взрослыми, напряжение кардиореспираторной системы по данным КЭКРС-О2 (p0.05), что отражало большую «физиологическую цену» функциональных систем, обеспечивающих доставку кислорода. При этом VО у юных гребцов не возрастало, несмотря на прирост ИД по сравнению с субмаксимальной нагрузкой, а ДК достоверно увеличился, что указывало на развитие гипервентиляции и связанной с ней гипокапнией (Н.П. Красников, 1995).
В качестве компенсаторно-приспособительной реакции гемодинамики при максимальной нагрузке можно рассматривать значительное снижение УПСС у взрослых и юных квалифицированных гребцов (Рис.8), позволяющее облегчить работу сердца и увеличить скорость кровотока. В целом, у юных квалифицированных гребцов, функциональные возможности дыхательной и сердечно-сосудистой систем соответствовали уровню взрослых спортсменов, но степень реализации этих возможностей была ниже. Это указывает на высокую степень функциональных резервов “мобилизуемости” кардиореспираторной системы у юных спортсменов.
Рис.8. Уровень функционального ответа сердечно-сосудистой системы обследуемых на максимальную физическую нагрузку.
Обозначения: по оси абсцисс - мощность максимальной нагрузки (Вт/кг);
по оси ординат: слева – - сердечный индекс СИ (л/мин/м2), справа – - удельное периферическое сопротивление сосудов УПСС (дин х сек х см/м2).
Цифрами на графике обозначены группы:1-школьники;
2-студенты;
3-юные гребцы низкой квалификации;
4-юные квалифицированные гребцы;
5-взрослые гребцы.
Показатели кариореспираторной системы и газообмена при максимально переносимой нагрузке имели некоторые особенности, связанные с исходным уровнем легочной вентиляции. Обследуемые с исходно низким ИД выполняли более высокую максимальной нагрузку, чем с высоким ИД (р0.1- р0.03), за исключением группы школьников (табл.5). У лиц с низким ИД также были выше величины Вт-пульса, отражающего величину нагрузки, приходящейся на одно сердечное сокращение. Удельные величины VO2 при максимальной нагрузке у взрослых обследуемых, с исходно высоким и низким ИД, практически не отличались. Большее уд.VО2 у юных спортсменов и школьников с высоким ИД (р0.005 и р0.08) было связано с дополнительными затратами О2 на компенсаторную реакцию системы внешнего дыхания при более низких резервных возможностях системы кровообращения. На это указывали более высокие значения отношения МОД/МОК, выявленные у юных спортсменов и школьников с исходно высоким ИД (р0.1 - р0.002 ).
Юные спортсмены и школьники с исходно низким ИД в большей степени использовали инотропный резерв сердца в регуляции МОК при максимальной физической нагрузке, о чем свидетельствовали более высокие значения УО/ЧСС по сравнению с лицами, имеющими высокий ИД (р0.07 и р0.1, соответственно). При этом у лиц с низким ИД отмечалось более низкое УПСС (р0.02 и р0.09), направленное на повышение скорости кровотока, роль которого была высока в механизмах тканевого дыхания у данной категории подростков. На это указывали большие величины ГДЭ-О2 у юных спортсменов и школьников с низким ИД по сравнению с высоким (р0.002 и р0.02).
Изменение ГДЭ-О2 при максимально переносимом уровне нагрузки, очевидно, отражает универсальный механизм поддержания метаболизма, либо за счет повышения экстракции О2 из крови, либо доставки О2 и тесно связанном с вентиляторно-перфузионным отношением, повышение которого и приводит к увеличению отдачи О2. Об этом свидетельствует высокая отрицательная корреляционная связь ГДЭ-О2 с МОД/МОК, выявленная во всех группах.
Таблица 5.
Показатели кардиореспираторной системы и газообмена у обследуемых с высоким и низким ИД при максимально переносимой физической нагрузке.
Показатели Группы обследуемых I II III IV ЧД цикл/мин 40.6+ 2.80 40.5 + 3.04 39.4+ 2.03 42.8 + 1. 43.3 + 2.76 48.9 + 5.54 41.1 + 2.72 47.6 + 4. ДО (л) 2.45 + 0.17 2.04 + 0.18 2.04 + 0.09 1.35 + 0. 2.26 + 0.26 1.94 + 0.06 1.33 + 0. 1.51 + 0. ИД(л/кг) 1.42 + 0.08 1.36 + 0.052 1.33 + 0.093 1.16 + 0. 1.47 + 0.08 1.54 + 0.137 1.42 + 0.125 1.52 + 0. 51.2 + 1.94 36.8 + 2.01 39.8 + 3.85 41.3 + 3. VO2(мл/ мин/кг) 55.2 + 6.03 45.5 + 4.67 50.3 + 3. 54.2 + 4. АДc (мм.рт.ст.) 193.6 + 6.04 177 + 4.96 184 + 8.61 168.0 + 2. 196.0 + 7.05 174 + 6.39 178 + 5.19 167.0 + 5. АДд(мм.рт.ст.) 82.1 + 6.34 75.0 + 2.23 90.0 + 3.08 63.6 + 4. 83.3 + 4.77 73.6 + 5.41 87.1 + 6.05 60.0 + 7. ЧСС уд/мин 180.1 + 2.42 186.8 + 2.92 184.6 + 3.06 185.0 + 4. 186.7 + 4.08 187.9 + 2.72 188.4 + 3. 190.3 + 3. УО(мл) 126.7 + 10.6 117 + 12.1 91.4 + 16.02 75.4 + 7. 126.3 + 10.7 86 + 9.8 107.6 + 10.04 49.8 + 8. ГДЭ-О2 ед. 6.27 + 0.734 9.18 + 0.50 6.50 + 1.012 6.29 + 0. 6.60 + 0.770 7.53 + 1. 5.89 + 0.61 4.07 + 0. МОД/МОК 4.69 + 0.461 4.10 + 0.248 5.94 + 0.799 5.24 + 0. 4.41 + 0.436 5.15 + 0.595 4.60 + 0.524 7.54 + 0. Вт-Пульс 1.44 + 0.059 1.05 + 0.04 1.04 + 0.041 0.84 + 0. 0.92 + 0.058 0.80 + 0. 1.19 + 0.092 0.90 + 0. Примечание:I-взрослые гребцы;
II-юные гребцы;
III-студенты;
IV-школьники.
Вверху - обследуемые с низким ИД;
внизу - с высоким ИД. Жирным шрифтом выделены достоверно различающиеся показатели - р 0.05;
Таким образом, при достижении максимальных физических нагрузок, лимитирующим фактором высокой физической работоспособности у юных гребцов являлось снижение утилизации О2, которое не компенсировалось повышением уровня кровообращения и легочной вентиляции, а более высокий уровень физической работоспособности у них, по сравнению со сверстниками, не занимающимися спортом, поддерживался за счет большей рабочей производительности и большего физиологического напряжения кардиореспираторной системы. Взрослые спортсмены с исходно низким уровнем легочной вентиляции при максимальной физической нагрузке использовали респираторный адаптивный ответ и большую утилизацию О2, а юные спортсмены – циркуляторную адаптивную реакцию. У юных спортсменов и школьников с исходно высоким уровнем вентиляции повышенное потребление О2 было направлено на компенсаторную реакцию дыхательной системы, связанную с низкими резервными возможностями системы кровообращения, а механизмы тканевого дыхания обеспечивались большей экстракцией кислорода из крови.
3. Особенности адаптивных реакций кардиореспираторной системы, газообмена и регуляции сердечного ритма у спортсменов-скалолазов в условиях соревнований.
Соревновательная деятельность предъявляет повышенные требования к функциональным возможностям организма, особенно в экстремальных видах спорта, где спортивная ситуация часто приобретает стрессовый характер.
Поэтому весьма важным является изучение влияния экстремальных видов спорта на функциональное состояние организма (Н.А. Агаджанян, А.Н.
Кислицын, 2002).
Более высокие функциональные возможности системы внешнего дыхания по данным ЖЕЛ, ФЖЕЛ, проходимости бронхов, пиковой объемной скорости, были у спортсменов-мужчин (р0.01- р0.0001), по сравнению с женщинами, на всех этапах обследований. Увеличение корреляционной зависимости ИН с МОС75, МОС50, МОС25 у женщин-скалолазов(r= - 0.646, r= - 0.835, r= - 0.836, р0.05) и с МОС75 у мужчин(r= 0.664, р0.05), указывало на перестройку бронхиальной проходимости под влиянием стрессогенного фактора предстартовых условий.
Адаптивные реакции к соревновательным условиям у скалолазов-мужчин складывались с преимущественной активизацией системы внешнего дыхания, о чем свидетельствовало увеличение вентиляторно-перфузионного отношения МОД/МОК (р0.02). Более низкие значения МОД/МОК у женщин указывали на циркуляторный тип адаптивных реакций с преобладанием активности сердечно-сосудистой системы. При этом у мужчин-скалолазов более высокие значения КИО2 (р0.001) указывали на большую эффективность системы внешнего дыхания, а более низкие ГДЭ-О2 (р0.0004) – на большую экстракцию О2 из крови.
Динамика показателей ВСР, связанная со снижением Мо, Х и увеличением АМо и ИН перед стартом, указывала на повышение напряжения регуляторных систем и усиление активности симпатического звена регуляции сердечного ритма, более выраженных у спортсменок-скалолазов, а сохранение указанных изменений после соревнований отражало значительную «цену» адаптации организма к условиям соревнований.
Снижение спектральной мощности медленных (LF) и очень медленных (VLF)-волн, отмечаемое также и после соревнований (рис.9), и особенно выраженное у женщин-скалолазов, указывало на уменьшение ВСР и снижение реактивности ВНС, что связывают с критическими условиями функционирования организма ( С.В. Нестеров, 2005), а в данном случае – значительным утомлением после соревновательной нагрузки. Показатели ВСР у мужчин-скалолазов в условиях соревнований отличались большей устойчивостью.
мс мс LF 1800 VLF HF 350 мс 1200 1000 800 600 400 200 0 0 1 2 1 2 3 1 2 Рис.9. Динамика абсолютных значений спектральной мощности волновых колебаний сердечного ритма у спортсменов-скалолазов в условиях соревнований.
Обозначения: 1- фоновые значения;
2- перед стартом;
3- после соревнований. Темные столбцы - мужчины;
светлые - женщины.
Особенности адаптивных реакций спортсменов-скалолазов зависели от индивидуальной типологии ВНС. Был определен исходный вегетативный тонус обследуемых (по данным ИН) и выявлено, что спортсмены мужского и женского пола представлены лицами с эйтонией – сбалансированным состоянием регуляторных систем ВНС (ИН- 30-90 усл.ед.) и симпатикотонией (ИН – 90- 160 усл.ед.). Спортсмены с симпатическим тонусом выделялись высокой ЧД (р0.02- р0.002) и высокой ЧСС (р0.02- р0.0001) на всех этапах обследования, а повышенный уровень вентиляции перед стартом и после соревнований обеспечивался за счет ДО. Более высокое VО2 отмечалось у скалолазов-мужчин с симпатическим тонусом ВНС (р0.07- р0.01) и у женщин с эйтоническим (р0.04- р0.009), тогда как причиной сниженного потребления О2 у спортсменок симпатикотоников являлось поверхностное дыхание и как следствие, снижение эффективности вентиляции, на что указывали меньшие значения ДО (р0.002), КИО2 (р0.04) и большие ДК (р0.01).
HF мс А HF мс 1200 Б 600 200 0 1 2 3 1 2 Рис.10. Динамика мощности HF-волн у мужчин и женщин-скалолазов в условиях соревнований.
Обозначения: А- мужчины;
Б - женщины;
1- среднегрупповые значения;
2 симпатикотоники;
3- эйтоники.
Заштрихованные столбцы-исходное состояние;
темные-перед стартом;
светлые-после соревнований.
Мощность спектра HF-волн (рис.10.) у мужчин симпатикотоников перед стартом практически не изменилась, возрастая после соревнований (р0.03), и, очевидно, была связана с модулирующим влиянием частоты дыхания, о чем свидетельствует высокая корреляционная связь между этими показателями в фоне, перед стартом и после соревнований (r= 0.937, r= - 0.775, r= - 0.935, р0.05). У спортсменов и спортсменок-скалолазов с эйтоническим тонусом отмечалось ослабление связи указанных показателей, что и отразилось в снижении мощности HF-волн (р0.002- р0.005), несмотря на рост ЧД.
Согласно литературным данным наибольшая стимуляция блуждающего нерва отмечается при ЧД равной 6 раз/мин (Г.В.Рябыкина, А.В.Соболев,2001).
Значительное снижение мощности HF-волн после соревнований у спортсменок с симпатическим тонусом ВНС может быть связанно с высокой симпатической активностью постнагрузки, на что может указывать сохраняющимся высоким ВИК.
Динамика мощности LF-волн, отражающая вазомоторную активность (Н.Б.
Хаспекова,2003), у спортсменов-скалолазов обоего пола с симпатическим и эйтоническим вегетативным тонусом ВНС, носила противоположный характер, увеличиваясь перед стартом и после соревнований у первых, и снижаясь у вторых. При этом наиболее отчетливо отражала указанную динамику корреляционная связь мощности LF-волн с АДср.: (r= 0.968, r= 0.996, р0.05) – у симпатикотоников мужчин;
(r= 0.961, r=- 0.536, р0.05) – у симпатикотоников женщин;
у эйтоников мужчин - (r= -0.700, r=- 0.626, р0.05);
у эйтоников женщин - (r= -0.586, r= 0.394, р0.05).
Снижение мощности VLF-волн у спортсменов-скалолазов с симпатическим тонусом ВНС перед стартом, отражало снижение влияний церебральных симпатико-адреналовых систем, а в сочетании с некоторым повышением активности парасимпатической системы, может свидетельствовать об обеспечении для сердца более широкого диапазона функционирования, т.н.
оптимума», который в значительной степени «функционального обеспечивается именно церебральными отделами (А.И.Григорьев, Р.М.
Баевский, 2001). Данная реакция может быть также связана с защитой организма от чрезмерной симпатической стимуляции (N.F.Voelkel, L. Hegstrand et al., 1981), которая возникает в условиях психоэмоционального напряжения предсоревновательного стресса. Об этом может косвенно свидетельствовать корреляционная связь между мощностью VLF-волн и ситуативной тревожностью, выявленная у мужчин и женщин-скалолазов с симпатическим тонусом в фоне, перед стартом и после соревнований (r= 0.410, r= -0.932, r= 0.908 и r= 0.691, r= 0.556, r= -0.928, р0.05). Снижение мощности VLF-волн у женщин-скалолазов после соревнований указывало на уменьшение ВСР и снижение реактивности ВНС, очевидно, связанное со значительным утомлением после соревновательной нагрузки.
У спортсменов с эйтоническим тонусом мужского и женского пола мощность VLF-волн возрастала перед стартом, что указывает на повышение эрготропной активности в условиях психоэмоционального напряжения, и снижалась после соревнований, что отражало адекватную реакцию церебральной симпатико-адреналовой системы.
Ситуативная тревожность в предстартовом состоянии у женщин достигала высокого уровня (57.4 + 1.20 баллов) по шкале Спилбергера-Ханина, а у мужчин – 45.0 + 1.39 баллов и не выходила за рамки диапазона умеренной тревожности.
По результатам теппинг-теста спортсмены-скалолазы в основном относились к категории лиц со слабыми и средне-слабыми по силе нервными процессами, в том числе, и победители соревнований, что, очевидно, может быть связано с моторной спецификой данного вида спорта, требующей высокой нервно-мышечной координации и тактильной чувствительности.
Таким образом, в условиях соревнований адаптивные реакции мужчин скалолазов складывались по респираторному типу с использованием функциональных возможностей системы внешнего дыхания. Адаптивные реакции у женщин-скалолазов складывались по циркуляторному типу с преобладанием активации сердечно-сосудистой системы.
Показатели ВСР свидетельствовали о значительном напряжении процессов регуляции у спортсменов-скалолазов, активации симпатической нервной системы и были связаны с исходным вегетативным тонусом. В восстановительный период снижение спектральной мощности медленных и очень медленных волн сердечного ритма могло быть связано с чрезмерным утомлением от соревновательных нагрузок.
4. Особенности адаптивных реакций сердечно-сосудистой системы и регуляции ритма сердца у студентов в условиях экзаменационного стресса.
Одной из основных причин, вызывающих психическое и функциональное напряжение у студентов, является экзаменационный стресс. Вместе с тем известно, что в условиях нервно-эмоционального напряжения обнаруживаются отчетливые индивидуальные различия в устойчивости людей к эмоциональному стрессу (К.В. Судаков,1998).
На основании исследований в межсессионном периоде были выделены студенты мужского и женского пола с исходным ваготоническим, эйтоническим, симпатическим и гиперсимпатическим тонусом вегетативной нервной системы, который оценивался по ИН (Р.М.Баевский и др.,1984).
Рост ИН перед экзаменом закономерно отражал повышение степени напряжения регуляторных систем, вызванное психо-эмоциональной нагрузкой ожидания экзамена и указывал на усиление участия высших отделов ВНС в управлении сердечным ритмом (рис.11).
Перед экзаменом отмечались изменения и других показателей ВСР, которые были связанные с исходным вегетативным тонусом студентов.
Значения Мо и Х достоверно снижались перед экзаменом во всех группах студентов и студенток, за исключением студентов-симпатикотоников, у которых вариационный размах практически не изменился. АМо перед экзаменом достоверно возрастала во всех группах студенток (р0.03 – р0.0001), а также у студентов-ваготоников и гиперсимпатикотоников (р0.0001 – р0.003). Данные изменения свидетельствуют об активации симпато-адреналовой системы и возрастании степени напряжения механизмов регуляции сердечного ритма.
А Б Усл.ед.
Усл.ед.
100 0 1 2 3 4 1 2 3 Рис.11. Динамика стресс-индекса у студентов мужского и женского пола с разным вегетативным тонусом в условиях экзаменационного стресса.
Обозначения: А- студенты;
Б- студентки. Цифры означают: 1 – ваготоники;
2 – эйтоники;
– симпатикотоники;
4 – гиперсимпатикотоники. Заштрихованные столбцы - состояние покоя в межсессионный период;
темные столбцы - состояние перед экзаменом;
светлые столбцы состояние после экзамена.
После экзамена значения ИН у студентов достоверно превышали исходные значения во всех группах (р0.0001 – р0.007), за исключением симпатикотоников, у которых отмечалось недостоверное увеличение стресс индекса. Повышенные значения стресс-индекса после экзаменов отражали большую физиологическую «цену» адаптации к такому стресс-фактору, как сдача экзамена.
После экзамена повышенные значения ВПР, относительно исходных значений, сохранялись у всех обследуемых, отражая активацию симпатической нервной системы, за исключением студентов-симпатикотоников и студенток гиперсимпатикотоников. У первых быстрое восстановление значений ВПР можно объяснить большей устойчивостью механизмов регуляции, о чем свидетельствовали меньшие сдвиги ПАПР и ИВР перед экзаменом, а у вторых это может быть отражением принципа «акцентированного антагонизма» ( Г.В.
Рябыкина, А.В. Соболев, 2001), сущность которого заключается в антагонистическом взаимодействии отделов сегментарной вегетативной системы, в результате которого активность парасимпатической системы тем выше, чем более высокой прежде была симпатическая активность.
Динамика ЧСС и АДс отражалась на значениях индекса напряжения миокарда (ИНМ), который характеризует интегральное напряжение сердца в единицу времени и детерминирует потребление кислорода сердцем (Ф.З.
Меерсон, 1981). ИНМ увеличивался перед экзаменом у всех обследуемых (p0.002- p0.0001), но наибольший его прирост отмечался у студентов ваготоников и -гиперсимпатикотоников обоего пола.
Анализ волновой структуры сердечного ритма показал, что экзаменационный стресс приводил к достоверному снижению мощности HF волн у обследуемых с исходным ваготоническим (р0.001), эйтоническим (р0.005), гиперсимпатикотоническим (р0.03) тонусом (рис.12). У студентов с симпатикотоническим исходным тонусом мощность HF-волн перед экзаменом практически не изменялась. Снижение мощности спектра HF-волн указывало на централизацию регуляции ритма сердца и смещение вегетативного гомеостаза в сторону преобладания активности симпатической нервной системы. У студенток перед экзаменом отмечалось снижение мощности HF волн наиболее выраженное у симпатикотоников и гиперсимпатикотоников (р0.001). Наибольшие величины мощности спектра LF-волн и VLF-волн в межсессионный период и перед экзаменом отмечались у студентов ваготоников, а наименьшие – у студентов-гиперсимпатикотоников.
Уменьшение мощности спектра LF-волн отражало снижение активности подкоркового сосудистого центра, а увеличение мощности VLF-волн указывало на повышение уровня активности центрального контура регуляции, связанное с воздействием экзаменационного стресса.
мощность волн мс 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 I II III IV мощность волн мс 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 I II III IV Рис. 12. Динамика мощности HF-, LF-, VLF-волн у студентов мужского и женского пола с различным исходным вегетативным тонусом в условиях экзаменационного стресса.
График вверху - студенты, внизу - студентки.
Обозначения: I – ваготоники;
II – эйтоники;
III – симпатикотоники;
IV – гиперсимпатикотоники.
-- мощность HF-волн;
-- мощность LF-волн;
мощность --VLF-волн. 1- межсессионный период;
2 - состояние перед экзаменом;
3- состояние после экзамена.
Аналогичная динамика изменения мощности LF-волн отмечалась у всех категорий обследованных студенток. Наиболее низкие величины мощности LF волн в межсессионный период и перед экзаменом, отмечались у студенток гиперсимпатикотоников (84.6 + 6.05 мс2 и 42.9 + 7.65 мс2, р0.0001), а наиболее высокие – у студенток ваготоников.
Наиболее низкие величины мощности VLF-волн отмечались в межсессионный период и перед экзаменом у студенток с исходным гиперсимпатическим тонусом (163.8 + 16.4 мс2 и 109.0 + 13.7 мс2, р0.02), а наибольшие – у студенток ваготоников. Очевидно, что большие значения мощности VLF-волн, выявленные у студентов- и студенток-ваготоников, обозначали выраженные эрготропные влияния на надсегментарном уровне (Н.Е.Ревина,2006) и в сочетании с наиболее высокими значениями мощности LF-волн, могли отражать компенсаторное усиление активности всего регуляторного аппарата в условиях истощения и срыва адаптации, и выраженного превалирования парасимпатического тонуса.
Анализ психологических показателей показал, что перед экзаменом у студентов симпатикотоников и гиперсимпатикотоников отмечался высокий уровень нейротизма. У эйтоников его значения оказались на верхней границе диапазона средних значений (13.5 + 0.88 ед.), а у ваготоников незначительно снижались. У всех студенток перед экзаменом уровень нейротизма становился высоким, а у студенток-симпатикотоников очень высоким.
Уровень тревожности повышался во всех группах студентов и студенток до высокого уровня. Наибольшие значения тревожности отмечались у гиперсимпатикотоников обоего пола. У студенток ваготоников тревожность была выше, чем у студентов, как в межсессионный период, так и перед экзаменами (р0.0004 и р0.0001). У гиперсимпатикотоников и эйтоников гендерные различия, с большими величинами тревожности у студенток, отмечались только перед экзаменом (р0.04 и р0.05), а у симпатикотоников межполовых различий тревожности не выявлено.
Таким образом, исследования в условиях экзаменационного стресса показали, что адаптивные реакции сердечно-сосудистой системы, регуляции ритма сердца у студентов мужского и женского пола складывались в рамках общей тенденции повышения напряжения механизмов регуляции и повышения активности симпатической нервной системы, но имели различную степень выраженности в зависимости от исходного вегетативного тонуса. У студентов с исходным ваготоническим и гиперсимпатическим тонусом отмечались наибольшее повышение ЧСС и АДс и наибольшие изменения показателей ВСР.
Наиболее выраженные гендерные различия психологических показателей отмечались у студентов с исходным ваготоническим тонусом.
ВЫВОДЫ 1. Результаты комплексных сравнительно-физиологических исследований позволили выявить физиологические особенности адаптивных типологических реакций важнейших систем организма у спортсменов в зависимости от возраста и спортивной квалификации при действии экстремальных факторов: гипоксии и гиперкапнии, максимальных физических нагрузок, экзаменационного и соревновательного стресса. При этом показано, что индивидуальные особенности легочной вентиляции в значительной мере определяют характер адаптивных реакций.
2. Выявлено, что в состоянии относительного покоя у лиц с низким уровнем удельной легочной вентиляции отмечались более высокие величины ГДЭ О2, характеризующие меньшую экстракцию кислорода из крови. У взрослых спортсменов с низким и высоким ИД величина ГДЭ-О2 составляла (22.9 + 1.85 ед. и 11.2 + 1.01 ед., при р0.001), юных спортсменов (16.5 + 0.70 ед. и 7.2 + 1.41 ед., при р0.001), студентов (22.5 + 4.11 ед. и 7.8 + 0.61 ед., при р0.02), школьников (17.7 + 1.41 ед. и 11.5 + 2.82 ед., при р0.05), студенток (19.2 + 1.92 ед. и 8.6 + 0.98 ед., при р0.001). При этом у лиц с низким ИД во всех группах величины удельного потребления О2 были ниже, чем у лиц с исходно высоким ИД (р0.001 – у взрослых спортсменов, р0.004 – у юных спортсменов, р0.001 – у студентов, р0.03 – у школьников и р0.001 – у студенток).
3. Показано, что функциональные возможности аппарата внешнего дыхания у взрослых спортсменов-гребцов, характеризовались увеличением значений ЖЕЛ, ФЖЕЛ, ФЖЕЛ1, МВЛ, резерва дыхания по сравнению с юными спортсменами (p0.001 – 0.008) и не занимающимися спортом (p0.001 – 0.02) и были связаны с возрастом и стажем занятий спортом, что совпадало с большей устойчивостью взрослых спортсменов к гипоксии. Нарастание гипоксии и гиперкапнии в пробе Штанге приводило к значительным изменениям регуляции ритма сердца у студенток, связанным с увеличением Мо (p0.02), Х (p0.01) и уменьшением АМо и ИН с 122.9 + 13.89 ед., до 76.8 + 7.08 ед., (p0.004). При этом у студенток с низким ИД увеличивались значения Мо, Х, ВПР и снижалась мощность HF- и LF-волн (p0.05, p0.005, p0.03, p0.04, p0.1, соответственно), а у студенток с высоким ИД уменьшались значения АМо, ПАПР и увеличивалась мощность HF- и LF волн (p0.006, p0.003, p0.002, p0.1).
4. Выявлено, что индивидуально-типологические особенности адаптивных реакций кардиореспираторной системы и газообмена у студенток в пробе с гипервентиляцией были связаны с исходным уровнем удельной легочной вентиляции. Наибольший прирост ЧСС и большие ее значения отмечались у студенток с исходно высоким ИД, достигая в пробе 107.6 + 4.89 уд/мин, а с низким ИД 87.3 + 3.50 уд/мин (р0.001). Достоверно меньшие величины Мо, Х и большие – АМо у студенток с исходно высоким ИД по сравнению с имеющими низкий ИД (р0.004;
р0.0002 и р0.009) обуславливали у первых достоверно высокие значения ИВР, ВПР, ПАПР и ИН, что свидетельствовало о значительном усилении активности симпатического отдела вегетативной нервной системы, повышении централизации управления сердечным ритмом и высоком напряжении регуляторных систем. Студентки с исходно низким ИД были более устойчивы к сдвигам дыхательного гомеостаза в условиях гипервентиляции, и у них не отмечалось значительного напряжения регуляторных систем.
5. Установлено, что критерием оценки адекватности кислородного режима организма человека, в условиях нарастающей гипоксии и гиперкапнии может выступать показатель КЭКРС-О2(АДср/VО2). Кислородные режимы организма подростков в этих условиях характеризуются меньшей экономичностью и эффективностью и большей физиологической «ценой адаптации» по сравнению со взрослыми. При этом адаптивные реакции кардиореспираторной системы и газообмена в пробе с «возвратным дыханием» были связаны с исходным уровнем удельной легочной вентиляции. У лиц с исходно высоким ИД отмечалась меньшая устойчивость к сдвигам дыхательного гомеостаза в условиях гипоксии и гиперкапнии, о чем свидетельствовали большие величины КЭКРС-О2 и индекса вентиляторно-перфузионных отношений (МОД/МОК) и меньшие значения КИО2, выявленные во всех группах.