Функциональные особенности гемодинамики подростков в условиях различной двигательной активности
На правах рукописи
Лучицкая Елена Сергеевна ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГЕМОДИНАМИКИ ПОДРОСТКОВ В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ 03.00.13 – физиология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Ярославль 2007 2
Работа выполнена на кафедре анатомии и физиологии человека Го сударственного образовательного учреждения высшего профессионально го образования «Владимирский государственный педагогический универ ситет».
Научный консультант: Доктор биологических наук, профессор Суворов В. В.
Официальные оппоненты: Доктор биологических наук, профессор Викулов А. Д.
Доктор биологических наук Берсенева А. П.
Ведущая организация: Рязанский государственный педагогический университет им. С.А. Есенина
Защита состоится «….» апреля 2007 г. в … часов на заседании дис сертационного совета Д 212.307.02 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ярославский госу дарственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского» по адресу:
150000, г. Ярославль, ул. Республиканская, д.108, Зал ученого совета.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ярославского го сударственного педагогического университета им. К.Д. Ушинского (150000, г. Ярославль, ул. Республиканская, д.108)
Автореферат разослан «…..» марта 2007 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, доцент И. А. Тихомирова ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ ССС – сердечно-сосудистая система РЭКГ – реоэнцефалокардиография ВРС – вариабельность ритма сердца ЭКГ – электрокардиограмма АД – артериальное давление ЦНС – центральная нервная система ЦГД – центральная гемодинамика АНС – автономная нервная система КИГ – кардиоинтервалография ТР (ОМС) – общая мощность спектра HF – высокочастотные колебания LF – низкочастотные колебания VLF – сверхнизкочастотные колебания LF/HF – индекс вагосимпатического взаимодействия ЧСС – частота сердечных сокращений УОК – ударный объем крови МОК – минутный объем крови УИ – ударный индекс СИ – сердечный индекс ОСПК – объемная скорость периферического кровотока Vmax – скорость быстрого кровенаполнения Vср – скорость медленного кровенаполнения МФ – мозговая фракция сердечного выброса ОМК – объемный мозговой кровоток ОПСС – общее периферическое сосудистое сопротивление СВ – сердечный выброс СР – сердечный ритм МК – мозговое кровообращение ИН – индекс напряжения СК – скорость кровотока
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Изучение реакций сердца и сосудистой систе мы на разнообразные воздействия внешней среды и естественной деятель ности остается актуальной проблемой физиологии. Для интерпретации особенностей онтогенетического становления сердечно-сосудистой систе мы остается крайне важным понимание того, при каких условиях показа тели гемодинамики продолжают расширять, а не лимитировать адаптаци онные возможности организма.
Возраст 15-16 лет характеризуется ярко выраженной тенденцией к достижению дефинитивного уровня гемодинамических показателей. В ус ловиях ограниченности адаптационных резервов, свойственной растущему организму, любое увеличение нагрузки, умственной или физической, мож но рассматривать как стрессорное воздействие, носящее длительный и ус тойчивый характер (М.М. Безруких, 1989;
И.П. Горбунов, Л.Д. Калашни кова, Л.А. Мельникова, 1990;
М.Н. Королева, 2000).
Особенности церебрального, системного кровообращения и их веге тативного обеспечения определяют закономерности организации внутри- и межсистемных взаимодействий гомеостатических механизмов. (О.Е. Вер стакова, 2001;
А.П. Пуговкин, В.А. Сорокоумов, 2001).
В процессе школьного обучения и в результате активной трениро вочной деятельности формируются такие механизмы кровообращения, ко торые соответствуют выполняемому виду деятельности и направлены на поддержание гомеостаза.
Изучение направленности изменений функционального состояния организма школьников под влиянием учебных занятий имеет существен ное значение для понимания возрастных особенностей реагирования на умственную нагрузку. Кроме того, в настоящее время исследование инди видуальных и возрастных особенностей системы кровообращения для обоснования влияния физических нагрузок и изучения адаптационных возможностей организма подростков является важной проблемой.
Исходя из того, что наиболее информативными являются показатели сердечно-сосудистой системы, в исследовании представлены результаты изучения характера реакции гемодинамических параметров на различные условия двигательной активности подростков. Нормирование физических и умственных нагрузок у школьников возможно только на основе знаний о степени морфофункциональной зрелости и функциональных резервах фи зиологических систем, выявления их четких количественных и качествен ных критериев. Сердечно-сосудистая система в подростковом возрасте еще продолжает свое формирование, обусловленное действием внешних и внутренних факторов среды. Выяснение направленности ее онтогенетиче ского становления остается актуальной проблемой физиологии.
Таким образом, необходимы дальнейшее изучение и исследование функционирования детского организма и его функциональных возможно стей в разные периоды и этапы индивидуального развития. Одним из наи более результативных подходов, является онтогенетический сравнитель ный анализ функциональных показателей кровообращения у детей, нахо дящихся в разных условиях двигательной активности.
В качестве рабочей гипотезы исследования выдвинуто предполо жение, что различные условия внешней среды и естественной деятельно сти школьников приводят к разнонаправленным изменениям показателей их центральной и церебральной гемодинамики, а также регуляции сердеч ного ритма, которые обеспечивают необходимый уровень метаболизма в развивающемся организме.
Целью диссертационного исследования является изучение функ циональных особенностей гемодинамики подростков в зависимости от ус ловий двигательной активности.
В соответствии с поставленной целью в работе определены следую щие задачи:
1. Провести исследование параметров центрального и мозгового кровообращения в покое у подростков с различным уровнем фи зической активности.
2. Изучить особенности вариабельности ритма сердца у спортсме нов и школьников, не занимающихся спортом.
3. Проследить динамику изменений полученных показателей от на чала к концу учебного года.
4. Выявить имеющиеся взаимосвязи между направленностью изме нений в регуляции сердечного ритма и особенностями централь ной и церебральной гемодинамики.
5. Оценить влияние систематических занятий спортом на становле ние сердечно-сосудистой системы в подростковом возрасте.
Научная новизна. В ходе исследования собран и систематизирован материал, касающийся оценки состояния центральной и церебральной ге модинамики, а также показателей спектрального анализа вариабельности ритма сердца подростков в соответствии с условиями их естественной дея тельности. Изучена возможность интеграции методов реоэнцефалографии и кардиоритмографии для оценки особенностей онтогенетического фор мирования сердечно-сосудистой системы. Проведен анализ становления показателей гемодинамики в течение учебного года и тренировочного цикла у пловцов и практически здоровых подростков, не посещающих спортивные секции. Выявлена динамика и корреляционные взаимосвязи между параметрами центральной гемодинамики и мозгового кровообра щения, а также показателями вариабельности ритма сердца.
Анализ динамики статистических показателей сердечного ритма у подростков в течение учебного года на основе качественно количественной характеристики состояния регуляторных систем, а также определения направленности реагирования на совокупность учебных на грузок и фактора физических тренировок, позволил детальнее изучить происходящие изменения отдельных гемодинамических параметров у спортсменов и школьников, что имеет особое значение для диагностики их функционального состояния.
Положения, выносимые на защиту:
1. Разнонаправленная динамика показателей системы кровообраще ния на заключительных стадиях периода полового созревания в значительной мере определяется влиянием условий двигательной активности.
2. Механизмы регуляции гемодинамики подростков, занимающихся спортом, являются более сформированными и более устойчивыми к воздействию условий естественной деятельности, чем у школь ников не спортсменов, о чем свидетельствует отсутствие в тече ние года статистически значимых изменений показателей цен трального, мозгового кровообращения и вариабельности ритма сердца у спортсменов.
3. Уменьшение в течение года общей мощности спектра вариабель ности сердечного ритма и всех его составляющих у школьников, не занимающихся спортом, отражает более интенсивные процес сы снижения у них адаптационных возможностей.
Научно-практическая значимость работы. Показано, что степень вовлеченности различных отделов ССС в реализацию ответных реакций может служить основой для изучения модулирующего влияния различных факторов на структурно-функциональные изменения метаболического обеспечения любого вида деятельности.
Полученные результаты могут быть основой для разработки норма тивов, отражающих характерные особенности гемодинамики формирую щегося организма и использоваться в клинике для диагностики отклонений в развитии сердечно-сосудистой системы.
Проведенные исследования позволили выявить специфичность онто генетического становления сердечно-сосудистой системы подростков в за висимости от условий их двигательной активности. Это послужило осно вой для разработки мероприятий по оптимизации условий труда и отдыха учащихся, направленных на увеличение их двигательной активности. В ча стности, использование результатов исследований позволило тренерам планировать тренировочный процесс соответственно индивидуальным и возрастным особенностям воспитанников.
Результаты исследования используются на лекциях и лабораторно практических занятиях по курсам «Основы анатомии и физиологии детей и подростков» и «Физиология человека», проводимых преподавателями ка федры анатомии и физиологии человека для студентов Владимирского го сударственного педагогического университета.
Апробация работы. Результаты исследования обсуждались на:
1. XIX съезде физиологического общества им. И.П.Павлова, 20- сентября 2004г., г. Екатеринбург.
2. Международной научной конференции «Физиология развития че ловека», 22-26 ноября 2004г., Москва.
3. XII международной конференции студентов, аспирантов и моло дых ученых «Ломоносов-2005», 13-16 апреля 2005г., г. Москва.
4. Межрегиональной научно-практической конференции «Образо вание и здоровье», 27-29 апреля 2005г., г. Владимир.
5. Научной конференции «Актуальные проблемы адаптации орга низма в норме и патологии» 13-15 октября 2005г., г. Ярославль.
6. XIII международной конференции студентов, аспирантов и моло дых ученых «Ломоносов-2006». 12-15 апреля 2006г., г. Москва.
7. Ежегодных конференциях профессорско-преподавательского со става ВГПУ, 2003-2006 г.г.
Научные публикации. По теме диссертации опубликовано 10 пе чатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 128 пе чатных страницах машинописного текста, иллюстрирована 25 таблицами и 17 рисунками. Работа состоит из введения, обзора литературы, главы опи сания организации и методов исследования, главы собственных исследо ваний, главы обсуждения результатов и выводов. Библиографический ука затель содержит 246 источников, из них 211 на русском и 35 на иностран ном языках.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Материалы и методы исследования Исследования были выполнены в период с 2004 по 2006 год на базе школы-интерната №1 г. Владимира, а также на базе спортивных комплек сов и плавательных бассейнов г. Коврова и г. Владимира. Изучены гемо динамические показатели у 138 практически здоровых подростков в воз расте 15-16 лет: 96 учащихся общеобразовательной школы (58 девочек и 38 мальчиков) и 42 школьника, регулярно занимающихся плаванием в школах олимпийского резерва (12 девочек и 30 мальчиков).
Исследование групп подростков проводилось дважды – в начале и в конце учебного года (сентябрь, май).
Изученные параметры рассматривались с учетом пола и уровня дви гательной активности. Все испытуемые были разделены на 4 группы:
школьники-мальчики (ШМ), школьники-девочки (ШД), спортсмены мальчики (СМ) и спортсмены-девочки (СД). Общая характеристика иссле дуемых групп приведена в таблице 1.
В качестве основных методов исследования были выбраны реоэнце фалокардиография (РЭКГ) и кардиоинтервалография (КИГ) с анализом ва риабельности ритма сердца (ВРС). Все данные, представленные в работе, получены на отечественном оборудовании фирмы «НейроСофт» г. Ивано во.
Таблица Характеристика исследуемого контингента Группа Кол- Возраст Спорт.стаж Кол-во Время 1 Кол-во во (лет) (лет) тренировок тренировки стартов (чел) M±m M±m в нед. (час.) за сезон n M±m M±m M±m ШМ 38 15,8±0,6 – – – – ШД 58 15,5±0,4 – – – – СМ 30 15,6±0,9 6,17±1,1 6 2,5±0,5 8,8± СД 12 15,8±1,1 5,88±0,8 6 2,5±0,5 6,9±3, Реография, как метод, основана на измерении биологического импе данса тканей, меняющегося пропорционально пульсовому кровенаполне нию органа.
Для анализа полученных данных использовались следующие расчет ные параметры РЭКГ:
1. Ударный объем крови (УОК, мл).
2. Минутный объем крови (МОК, л/мин).
3. Ударный индекс (УИ, мл/м2).
4. Сердечный индекс (СИ, л/(мин*м2)).
5. Объемная скорость периферического кровотока (ОСПК, мл/мин).
6. Максимальная скорость быстрого наполнения (Vmax, Ом/сек).
7. Средняя скорость медленного наполнения (Vср, Ом/сек).
8. Мозговая фракция сердечного выброса (МФ, %).
Анализ реограмм осуществлялся по усредненной волне с фильтраци ей и распрямлением.
Анализ вариабельности ритма сердца позволяет оценить состояние общей активности регуляторных механизмов, нейрогуморальной регуля ции сердца, соотношения между симпатическим и парасимпатическим от делами автономной нервной системы.
Спектральные методы анализа ВРС получили в настоящее время широкое распространение. Анализ спектральной плотности СР позволяет количественно оценить различные частотные составляющие колебаний ритма сердца и представить соотношения разных компонентов сердечного ритма, отражающих активность определенных звеньев регуляторного ме ханизма.
При обработке и анализе ВРС определялись следующие параметры:
1. Общая мощность спектра (ОМС) или полный спектр частот, ха рактеризующих ВРС (TP – Total power).
2. Высокочастотные колебания (High Frequency – HF).
3. Низкочастотные колебания (Low Frequency – LF).
4. Сверхнизкочастотные колебания (Very Low Frequency – VLF).
5. Показатель вагосимпатического взаимодействия (LF/HF).
Выбранные методы абсолютно безвредны и атравматичны, что явля ется непременным условием при проведении исследований на детях.
Для статистической обработки результатов исследований использо вались традиционные методы математической статистики, с применением специализированной программы «Статистика» (STATISTICA 6.0) и «Mi crosoft Excel» для построения графиков и диаграмм. Определены средние значения (М) всех полученных экспериментальных данных. Среднегруп повые значения показателей представлены с указанием ошибки репрезен тативности (±m) и вариационного разброса значений каждого показателя (±). Достоверность межгрупповых различий определялась по t-критерию Стьюдента, характеризующему отклонения разности двух средних ариф метических к ошибкам разности. Представленные в таблицах данные веро ятности различия отражают достоверность отличия аналогичных величин в сравниваемых группах при значении Р0,05. Для выявления связи между изучаемыми показателями проводился корреляционный анализ.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ При исходном обследовании подростки, не занимающиеся спортом, и пловцы такого же возраста не имели достоверных отличий по показате лям центральной гемодинамики.
В связи с этим можно говорить о том, что имелась относительно од нородная популяция в начале года. В результате действия разных факторов внешней среды (а именно, наличия или отсутствия систематических тре нировок на выносливость), были выявлены разнонаправленные изменения в функционировании и в регуляции работы сердца и сосудов.
Значительное увеличение УОК и УИ у спортсменов обоего пола под тверждает многочисленные данные об экономизации работы сердца при росте спортивной тренированности в условиях покоя.
У девушек по отношению к юношам данные показатели имеют меньшую величину. Предполагается, что это связано не только с половыми особенностями, но и с тем, что подобное явление обусловлено преобла дающим влиянием парасимпатического отдела АНС в организме девушек, тренирующихся на выносливость (О.П. Коптюх, 1990).
Динамика показателей МОК и СИ, напротив, является у спортсменов отрицательной. Проявлением экономичности функций в покое при разви тии тренированности является увеличение МОК не за счет увеличения ЧСС, а вследствие повышения УОК.
Динамика годовых изменений показателей системной гемодинамики у спортсменов представлена на рис. 1.
% 5, 4, 4, 2, - - - 3, - 4,1 - 3, - 4, - УОК МОК УИ СИ Рис. 1. Динамика изменений показателей центрального кровообращения к концу учебного года в группах спортсменов – Девочки – Мальчики У школьников аналогичных закономерностей не наблюдается (рис.2), что свидетельствует о более целенаправленном изменении и при способительном результате в деятельности сердечно-сосудистой системы спортсменов, как мальчиков, так и девочек.
% 8* 2, - - 3, - - 9,1* - 9,3 * - 9,4 * -10,6 * - УОК МОК УИ СИ Рис. 2. Динамика изменений показателей центрального кровообращения к концу учебного года в группах школьников, не занимающихся спортом – Девочки – Мальчики * – достоверность отличий (Р0,05) У представителей мужского пола изменения носят разнонаправлен ный характер, что проявляется в отсутствии достоверно значимых измене ний всех исследуемых параметров к концу учебного года. В женском орга низме происходящие изменения соответствуют действию экзогенных фак торов. Что касается отсутствия достоверных изменений при повторном об следовании у спортсменов обоего пола, то это, очевидно, объясняется сформированностью аппарата кровообращения за годы тренировок на вы носливость, а регистрируемые изменения – продолжающейся в определен ном направлении адаптацией к постоянно действующему фактору.
Отсутствие достоверных изменений к концу года у спортсменов на блюдается и при исследовании особенностей церебральной гемодинамики (рис.3).
% мл/мин 771,1 ± 58,48* 749,7 ± 34,35* 800 16,66 ± 1,18 16,7 ± 0, 14,0 ± 1, 513,33 ± 53,28* 552,25 ± 43,02* 13,17 ± 1, 600 400 200 0 Конец года А Б Начало года Конец года Начало года Ом/сек Ом/сек 0, 0,84 ± 0,05 0,83 ± 0,04 0,82 ± 0, 0,48 ± 0, 0,78 ± 0,06 0,49 ± 0, 0,45 ± 0, 0, 0,46 ± 0, 0, 0, 0, 0, 0, Начало года Конец года В Г Начало года Конец года Рис.3. Сравнение показателей церебральной гемодинамики в группах спорт сменов в начале и в конце учебного года А – ОСПК;
Б – МФ;
В – Vmax;
Г – Vср – Мальчики – Девочки * – достоверность отличий между группами (Р0,05) Представленные данные свидетельствуют об увеличении ОСПК у девочек и незначительном уменьшении этого показателя у мальчиков.
Процент поступающей крови в мозг, скорости быстрого и медленного кро венаполнения у спортсменов при повторном обследовании в конце учебно го года достоверно не отличаются от исходных в начале года. Это также следует рассматривать как стабильность гемодинамических показателей в группах спортсменов.
У школьников, при отсутствии высокой двигательной активности, и тренировок на выносливость наблюдаются противоположные изменения в показателях мозгового кровообращения. Постоянно и интенсивно рабо тающий мозг увеличивает свои потребности для обеспечения нервных кле ток кислородом и удаления метаболитов. Все рассматриваемые показатели церебральной гемодинамики у школьников имеют тенденцию к увеличе нию, и в группах мальчиков и девочек изменяются однонаправлено при мерно на одну и ту же величину (рис.4).
мл/мин % 848,11 ± 45,16* 18,08 ± 1, 617,79 ± 24,16* 16,36 ± 0, 563,05 ± 16,69* 11,58 ± 0,43* 482,26 ± 16,99* 10,55 ± 0,3* 200 Начало года Конец года Начало года Конец года А Б Ом/сек Ом/сек 0,99 ± 0,04* 1,1 ± 0,03* 0,98 ± 0,03 0,64 ± 0,02* 0,91 ± 0, 0,56 ± 0,02 0,58 ± 0,03* 0,54 ± 0, 0, 0, 0,6 0, 0, 0, 0, Начало года Конец года Начало года Конец года В Г Рис. 4. Сравнение показателей церебральной гемодинамики в группах школьников, не занимающихся спортом, в начале и в конце учебного года А – ОСПК;
Б – МФ;
В – Vmax;
Г – Vср – Мальчики – Девочки * – достоверность отличий между группами (Р0,05) По результатам исследования выявлено, что у спортсменов скорости кровенаполнения сосудов головного мозга меньше, чем у подростков, не занимающихся спортом. Ученые высказывают разные точки зрения по по воду уменьшения показателей скорости кровотока у спортсменов. Одни связывают это с возможным перенапряжением мышечной системы, в пер вую очередь, мышц верхнего плечевого пояса (С.Д. Полякова с соавт., 2005). Другие объясняют данный факт проявлением экономизации функ ции сердца в покое, когда замедление объема кровотока способствует мак симальному извлечению кислорода из крови (А.Г. Дембо, 1989).
Анализ динамики показателей вариабельности сердечного ритма вы являет наличие закономерностей в его регуляции и разнонаправленных изменениях, происходящих у школьников и у подростков, систематически занимающихся плаванием.
У 14-летних подростков перестройка вегетативной регуляции ритма сердца еще не закончена. К 16-летнему возрасту формирование вегетатив ной регуляции хронотропной функции сердца стабилизируется. В этом возрасте количественные соотношения симпатических и парасимпатиче ских влияний на сердце аналогичны влияниям на сердце взрослого челове ка (S. Rompelelman, 1988;
Н.И. Шлык, 1999).
По литературным данным, у подростков наряду с более высоким уровнем функционирования ССС преобладает влияние автономного кон тура и ослабление центральных влияний на управление СР (О.П. Коптюх, 1990;
Д.И. Жемайтите, 1998;
Ф.Г. Ситдиков, 2001). Аналогичные результа ты получены в проведенном исследовании при обследовании групп спорт сменов и не спортсменов. У подростков, не занимающихся спортом, в те чение учебного года происходит достоверное снижение показателя VLF, однако, его процентный вклад в структуру общей мощности спектра у де вочек на 3% снижается, а у мальчиков на 4% увеличивается. По абсолют ным данным, показатели сверхнизкочастотного компонента, как в начале, так и в конце учебного года ниже у мальчиков. Доминирование в спектре сердечного ритма параметра VLF у девочек можно объяснить их более ранним половым созреванием (М.М. Безруких, 1989;
В.В. Атаманов с со авт., 1999;
А.Г. Хрипкова, 1990). Изменения гормонального профиля, по вышение интенсивности метаболизма ведут к активации ЦНС и в частно сти, к активации симпатоадреналовых церебральных механизмов (Н.И.
Шлык, 1991;
А.Р. Галеев с соавт., 2002).
У спортсменок, в отличие от их нетренирующихся сверстниц, VLF компонент растет не только как составляющая спектра (в %), но увеличи вает свое значение и в абсолютных единицах. Процентное содержание VLF-составляющей возрастает, что связано с увеличением активности гу морального звена нейрогуморальной регуляции (А.Н. Флейшман, 1999).
Снижение показателя общей мощности спектра можно рассматри вать как эквивалент процесса утомления. Наибольший процент уменьше ния этого показателя зарегистрирован у мальчиков, не занимающихся спортом (73%), а наименьший – у мальчиков-пловцов (8%). У девочек про является та же закономерность, но с меньшими различиями: так, снижение мощности спектра у спортсменок произошло на 12%, у школьниц – на 20,3%.
Таким образом, у подростков, подверженных напряженной умствен ной деятельности наряду с отсутствием физических нагрузок, отмечается более выраженное снижение адаптационных возможностей организма.
Уменьшение абсолютных значений общей мощности спектра может быть обусловлено активацией высших вегетативных центров, что оказывает тормозящее воздействие на нижележащие уровни регуляции. Подобная ак тивация может быть обусловлена усилением гипоталамо-гипофизарного уровня нервно-гуморальной регуляции, или активацией высших вегета тивных центров в результате возбуждения корковых и подкорковых струк тур вследствие внешних стрессорных воздействий.
У школьников-неспортсменов процентный вклад HF в общую мощ ность спектра увеличивается, а у школьниц, остается практически неиз менным.
У подростков, занимающихся плаванием, зарегистрировано харак терное для спортсменов усиление вагусного контроля и снижение мощно сти медленных волн СР. Процентный вклад HF-составляющей достигает почти половины от всей мощности спектра. У девочек-спортсменок, изна чально высокий данный показатель (54%) незначительно снижается. По сравнению с мальчиками, у них несколько увеличен LF-компонент. Зна чительно более высокий уровень симпатических влияний на регуляцию СР у девочек, предположительно, связан с особенностями периода полового созревания, со свойственной женскому организму более высокой эмоцио нальностью и реактивностью (М.М. Безруких, 1989).
Индекс вагосимпатического взаимодействия существенно ниже у спортсменов, что подтверждает имеющиеся литературные данные. При физических тренировках отмечается уменьшение LF% и LF/HF, указы вающее на смещение вегетативного баланса в сторону усиления тонуса па расимпатического отдела автономной нервной системы (Р.Е. Мотылян ская, 1988;
Е.Ю. Берсенев, 2002;
А.П. Жужгов, 2003).
Таким образом, можно предположить, что описанную адаптивную перестройку организма подростков на повседневную учебную или физиче скую нагрузку следует рассматривать как целесообразный «адаптивный ответ», необходимый при реально существующей деятельности и сформи ровавшийся в процессе онтогенеза всех систем организма.
Специальное внимание было уделено анализу корреляционных связей между исследуемыми показателями. Корреляционные зависимости отра жают согласованность работы различных физиологических систем орга низма. В соответствии с теоретическими положениями П.К. Анохина о функциональной системе (1972) было рассмотрено три системы: 1) система центральной гемодинамики (показатели ударного и минутного объемов крови, ударного и сердечного индексов);
2) система мозгового кровообра щения (показатели общей объемной скорости периферического кровотока, мозговой фракции сердечного выброса, скорости быстрого и медленного кровенаполнения сосудов головного мозга);
3) система вегетативной регу ляции (спектральные показатели вариабельности ритма сердца). Взаимо действие указанных систем направлено на обеспечение сердечно сосудистого гомеостаза при изменениях условий окружающей среды. Число достоверных корреляционных связей внутри каждой из них можно считать показателем активности данной системы в обеспечении определенной спе цифической функции. Различают внутрисистемные связи (между отдель ными показателями внутри систем) и межсистемные связи (Р.М. Баевский и др., 2002). В данном случае речь идет о кровоснабжении мозга (мозговое кровообращение – МК), о функции регуляции кровообращения, выполняе мой вегетативной нервной системой (ВРС – вариабельность сердечного ритма) и о конечном результате регуляторных влияний – параметрах цен тральной гемодинамики (ЦГД).
В таблицах 2 и 3 представлены данные о межсистемных и внутри системных взаимосвязях у девочек и мальчиков в начале и в конце учебно го года.
Таблица Число достоверных корреляционных связей между показателями в различных функциональных системах в начале и в конце учебного года у подростков-спортсменов Этап Исследуемая Девочки Мальчики исследования системы ЦГ МК ВСР ЦГ МК ВСР Начало учеб- ЦГ 8 0 6 6 0 ного МК 6 0 2 года ВСР 3 Конец учебно- ЦГ 5* 0 0* 6 0 го МК 6 0 6** года ВСР 6** 7** Примечание: * – существенное снижение числа корреляционных связей ** – существенное увеличение числа корреляционных связей Таблица Число достоверных корреляционных связей между показателями в различных функциональных системах в начале и в конце учебного года у подростков, не занимающихся спортом Этап Исследуемая Девочки Мальчики исследования системы ЦГ МК ВСР ЦГ МК ВСР Начало учеб- ЦГ 6 5 6 6 0 ного МК 7 8 4 Года ВСР 8 Конец учебно- ЦГ 6 5 1* 6 5** 0* го МК 6 3* 6** 4* Года ВСР 5* Примечание: * – существенное снижение числа корреляционных связей ** – существенное увеличение числа корреляционных связей В таблице 2 представлены результаты исследований у подростков спортсменов. Анализ данных показывает, что к концу года происходит усиление внутрисистемных связей ВСР и у мальчиков, и у девочек, что от ражает развитие процессов мобилизации функциональных резервов. Поло вые различия между спортсменами заключаются в том, что у девочек сни жаются внутрисистемные связи показателей центральной гемодинамики и существенно ослабляется связь между центральной гемодинамикой и сис темой вегетативной регуляции. Возможной причиной этого являются осо бенности женского организма в возрастном периоде 15-16 лет, на фоне ак тивного формирования специфических гормональных структур.
В таблице 3, где приводятся данные для подростков, не занимаю щихся спортом, показано, что к концу учебного года и у мальчиков, и у де вочек существенно уменьшается число достоверных взаимосвязей между показателями вегетативной регуляции и характеристиками центральной гемодинамики и мозгового кровообращения. По-видимому, это является результатом недостаточной двигательной активности, когда отсутствует постоянная стимуляция системы центральной гемодинамики систематиче скими физическими нагрузками, подобно той, что имеет место в группе подростков, занимающихся плаванием.
Характерной особенностью вариабельности сердечного ритма у де вочек, не занимающихся спортом, по сравнению со своими сверстницами спортсменками является то, что в конце года внутрисистемные связи пока зателей ВРС у них не усиливаются, а ослабляются.
У мальчиков обращает на себя внимание увеличение числа корреля ционных связей к концу года между характеристиками мозгового кровооб ращения, центральной гемодинамикой и внутрисистемных взаимосвязей мозгового кровообращения.
При более детальном рассмотрении этих систем выявляется сущест венный прирост к концу года числа взаимосвязей мозговой фракции сер дечного выброса с другими показателями (таблица 4) как у мальчиков, так и у девочек. Такую динамику можно расценить как результат напряженной деятельности центральной нервной системы в течение учебного года. Это ведет к усилению активности внутримозговых регуляторных механизмов и в итоге вызывает развитие утомления, что, в частности, проявляется сни жением суммарной спектральной мощности сердечного ритма.
Таблица Корреляционные взаимосвязи МФ с показателями центральной и церебральной гемодинамики в начале и в конце учебного года у школьников, не занимающихся спортом Девочки Мальчики Показатели Начало года Конец года Начало года Конец года УОК -0,01 -0,50* -0,23 -0,27* МОК -0,10 -0,52* -0,18 -0,31* УИ -0,07 -0,55* -0,23 -0,40* СИ -0,15 -0,55* -0,20 -0,45* ОСПК 0,76* 0,62* 0,68* 0,69* Vmax 0,56* 0,53* 0,06 0,28* Vср 0,56* 0,59* 0,17 0,30* Примечание: * – статистически достоверная корреляционная связь Таким образом, проведенный корреляционный анализ взаимосвязей в системах центральной гемодинамики, мозгового кровообращения и веге тативной регуляции показал, что в течение учебного года под влиянием учебных и спортивных нагрузок происходит существенная перенастройка функциональных систем.
ВЫВОДЫ 1. У подростков 15-16 лет, находящихся в разных условиях двига тельной активности, выявляются разнонаправленные тенденции становления функциональных особенностей сердечно-сосудистой системы. Для подростков, занимающихся спортом, характерен более оптимальный уровень регуляции кровообращения, что вы ражается меньшей степенью ее централизации, более высоким уровнем активности парасимпатического звена.
2. У юных спортсменов аппарат кровообращения более стабилен по сравнению с их сверстниками, не занимающимися спортом, что подтверждается отсутствием у них статистически значимых коле баний гемодинамических показателей в течение учебного года.
3. Выявлены половые различия в устойчивости системной гемоди намики подростков к воздействию факторов естественной дея тельности. У мальчиков по сравнению с девочками системная ге модинамика менее устойчива к влиянию экзогенных факторов, тогда как показатели церебральной гемодинамики у них сущест венно не отличались.
4. При анализе вариабельности сердечного ритма у подростков, за нимающихся плаванием, зарегистрировано характерное для спортсменов усиление вагусного контроля и снижение мощности медленных волн. Процентный вклад HF-составляющей достигает почти половины от всей мощности спектра. У девочек спортсменок по сравнению с мальчиками несколько увеличен LF компонент, что объясняется особенностями периода полового со зревания.
5. У спортсменок, в отличие от их нетренирующихся сверстниц, VLF-составляющая ВРС выше и в процентном соотношении, и в абсолютных единицах. Это указывает на активное участие нейро гормонального звена в процессах регуляции ССС.
6. Индекс вагосимпатического взаимодействия существенно снижа ется у пловцов и увеличивается у подростков, не занимающихся в спортивных секциях. Это свидетельствует о преобладании пара симпатических влияний в регуляции работы сердца у спортсме нов в состоянии покоя.
7. На протяжении года выявляется выраженное снижение общей мощности спектра и его составляющих у подростков, не зани мающихся спортом, особенно у мальчиков (на 73% по сравнению с 8% у спортсменов). Это свидетельствует об уменьшении актив ности регуляторных систем, что на фоне отсутствия достаточного уровня физических нагрузок свидетельствует о снижении адапта ционных возможностей организма.
8. Корреляционный анализ взаимосвязей между показателями цен тральной гемодинамики, мозгового кровообращения и вегетатив ной регуляции выявил следующие изменения: а) усиление к концу года взаимосвязей между показателями ВРС и у мальчиков, и у девочек;
б) уменьшение к концу учебного года числа достоверных взаимосвязей между показателями системы вегетативной регуля ции и показателями центральной гемодинамики и мозгового кро вообращения у подростков, не занимающихся спортом, в) суще ственный рост числа взаимосвязей мозговой фракции сердечного выброса с другими показателями сердечно-сосудистой системы у подростков, не занимающихся спортом. Эти изменения взаимо связей показывают, что в течение учебного года под влиянием учебных и спортивных нагрузок происходит существенная пере настройка функциональных систем организма.
Список работ, опубликованных по теме диссертации 1. Русанов В.Б., Колотилова Н.В., Плышевская Е.К., Лучицкая Е.С.
Половые особенности регуляции сердечной деятельности в пу бертатном периоде // Российский физиологический журнал им.И.М.Сеченова Т.90. №8. 2004. С-Пб.: Наука. XIX съезд физио логич. общества им.И.П.Павлова. Тезисы докладов, часть 2. с.
380-381.
2. Русанов В.Б., Плышевская Е.В., Суворов В.В., Лучицкая Е.С.
Системная гемодинамика формирующегося организма // Альма нах «Новые исследования» М.: Вердана, 2004. №1-2 (6-7). с. 330 331.
3. Курицына М.В., Лучицкая Е.С., Плышевская Е.В. Особенности регуляции сердечного ритма и артериального давления у школь ников 10-11 классов лицея-интерната №1 г.Владимира // Мате риалы межрегиональной научно-практической конференции / под.ред. проф.,д.м.н. А.Б. Малахова. Владимир: ВИПКРО, 2005.
с.83-85.
4. Лучицкая Е.С. Изучение формирования сердечно-сосудистой системы подростков методами реоэнцефалографии и ритмогра фии // Сборник трудов молодых ученых ВГПУ. Владимир, 2005.
с. 151-153.
5. Лучицкая Е.С. Особенности функционирования сердечно сосудистой системы подростков в условиях повышенной инфор мационной нагрузки // Актуальные проблемы адаптации организ ма в норме и патологии: Материалы научной конференции, 13- октября 2005г. / под ред. проф. В.В. Чистякова. Ярославль: Рем дер, 2005. с.105-107.
6. Лучицкая Е.С. Особенности функционирования сердечно сосудистой системы подростков в условиях повышенных интел лектуальных нагрузок // Тезисы докладов XIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, секция «Биология». М.:МАКС Пресс, 2006. с. 142-143.
7. Пащенко А.В., Лучицкая Е.С. Информативность временных по казателей сердечно-сосудистой системы при функциональных тестах в условиях психоэмоционального стресса // VII Междуна родная научно-техническая конференция «Физика и радиоэлек троника в медицине и экологии». Доклады. Книга II. Владимир, 2006. с. 117-120.
8. Пащенко А.В., Лучицкая Е.С. Изменения показателей сердечно сосудистой и дыхательной системы при психофизиолгическом тестировании // Материалы V конференции молодых ученых и специалистов, аспирантов и студентов, посвященной Дню космо навтики. ИМБП. М., 2006. с. 43.
9. Лучицкая Е.С. Формирование гендерной гемодинамики подро стков в условиях различной двигательной активности // Вестник Костромского государственного университета им. Н.А. Некрасо ва. Научно-методический журнал № 1. Т 16. 2006. с. 121-123.
10. Баевский Р.М., Иванов Г.Г., Пащенко А.В., Ешманова А.К., Ка булова А.З., Лучицкая Е.С. Метод прогностической оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы – ди намическая синхрохронокардиография // Фундаментальные науки – медицине. Российская академия наук. Тезисы докладов. М.:
«Слово». 2006. с. 52-53.
Подписано в печать 18.03.07. Формат 84102/ Бумага офсетная Печать трафаретная Уч. – изд.л. – 1,1 Усл. печ. л. – Заказ № 9-07 Тираж 100 экз.
Отпечатано в лаборатории информационных технологий ВГПУ 600024, г. Владимир, ул. Университетская, д. 2.