Адаптация дыхательной и сердечно-сосудистой системы девушек-легкоатлеток к физическим нагрузкам скоростно-силовой направленности
На правах рукописи
ЗУЕВ ОЛЕГ АНАТОЛЬЕВИЧ АДАПТАЦИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ И СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ДЕВУШЕК-ЛЕГКОАТЛЕТОК К ФИЗИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ СКОРОСТНО-СИЛОВОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ 03.00.13 – физиология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Челябинск – 2009 Диссертация выполнена на кафедре адаптивной физической культуры и медико-биологической подготовки ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (г. Челябинск) Научный руководитель – доктор медицинских наук, профессор Быков Евгений Витальевич
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Викулов Александр Демьянович кандидат биологических наук, доцент Ганченкова Галина Петровна Ведущее учреждение – ГОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясеневского»
Защита состоится « » марта 2009 года в часов на заседании диссертационного совета Д 212.295.03 при ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 69, конференц-зал (ауд. 116).
С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет».
Автореферат разослан « » февраля 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, доцент Н.В. Ефимова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Совершенствование технологий управления учебно-тренировочным процессом, спортивным отбором, выбором спортивной специализации, позволяющих юным спортсменам добиваться высоких результаты без ущерба для их здоровья, относится к числу наиболее актуальных проблем современного спорта [В. Староста, 2003;
А.И. Нехвядович с соавт., 2004;
И.Ф. Ибрагимов с соавт., 2006;
W. Jagiello 1999 и др.].
Систематическая напряженная мышечная деятельность обусловливает комплекс ответных реакций организма, дифференцированных функциональных и структурных изменений, обеспечивающих адаптацию к специфике нагрузок в том или ином виде спорта в зависимости от направленности физических нагрузок, спортивного стажа, состояния здоровья, возраста занимающихся [Ф.З. Меерсон с соавт., 1988;
А.С. Солодков, 1990;
А.Г. Дембо, 1991;
Г.А. Макарова, 2003 и др.]. Дети и подростки наиболее чувствительны к предъявляемым их организму физическим нагрузкам в связи с незрелостью функциональных систем, наличием критических и сенситивных периодов развития;
последние годы в спортивные секции приходит все больше детей с отклонениями от нормального развития [О.А. Бутова с соавт., 1998;
А.Р. Сабирьянов, 2001;
Е.В. Быков, 2002;
Д.З. Шибкова с соавт., 2006, 2008].
Имеющиеся в научной литературе данные, касающиеся влияния занятий спортом на организм детей и подростков, возрастных аспектов спортивного отбора противоречивы. В частности, дискутабельным является вопрос о ранней спортивной специализации [Э.Р. Румянцева, 2005;
Л.Р. Шафикова, 2006;
А. Чудин, 2006]. Обсуждается роль физических нагрузок в формировании как положительных, так и отрицательных эффектов адаптации при занятиях различными видами спорта [Ф.З. Меерсон с соавт., 1986;
Дж. Уилмор с соавт., 2001;
Н.А. Фомин с соавт., 2003].
Несомненный интерес представляют исследования возрастной эволюции ритма сердца и его вариабельности, поскольку достаточно противоречивы данные о степени вовлеченности и динамике активности уровней регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы при занятиях различными видами спорта у детей и подростков, в том числе при функциональных пробах, которые могут быть маркёрами уровня тренированности [Е.В. Быков с соавт., 2005;
А.Д. Викулов с соавт., 2005;
А.Р. Сабирьянов, 2005].
Недостаточно изучены особенности респираторной системы спортсменов, особенно ее объемно-скоростные характеристики, что приобретает важное значение в условиях возросшей распространенности случаев бронхиальной обструкции при занятиях спортом и повышения уровня заболеваемости системы внешнего дыхания у детей и подростков в таких экологически неблагополучных регионах, как Челябинская область [И.В. Гавриш, 2006;
А.В. Ненашева, 2008].
В связи с вышесказанным очевидна актуальность оценки особенностей адаптации организма к физическим нагрузкам в детском, подростковом и юношеском возрасте, поиска наиболее информативных критериев диагностики функционального состояния организма, что позволит существенно повысить эффективность управления учебно-тренировочным процессом без ущерба здоровью юных спортсменов.
Цель работы: выявить особенности адаптации дыхательной и сердечно-сосудистой систем девушек-подростков, занимающихся легкой атлетикой, к скоростно-силовым нагрузкам.
Задачи исследования:
1. Оценить влияние физических нагрузок скоростно-силовой направленности на дыхательную систему девушек 14–16 лет.
2. Определить особенности адаптации сердечно-сосудистой системы девушек 14-16 лет к скоростно-силовым физическим нагрузкам.
3. Выявить особенности функционального состояния сердечно сосудистой системы девушек-легкоатлеток при различной активности сегментарного и надсегментарного уровней вегетативной регуляции ритма сердца.
Научная новизна. Выявлены особенности адаптации сердечно сосудистой системы девушек-легкоатлеток 14–16 лет к нагрузкам скоростно силовой направленности, которые характеризуются формированием эукинетического и гиперкинетического типа кровообращения, доминированием центрального контура регуляции хроно- и инотропной функции сердца и артериального давления с наличием в спектре кардиоритма высокой доли очень низкочастотных колебаний (более 37%). Впервые установлено, что более высокий уровень функционального состояния сердечно-сосудистой системы имеют девушки-легкоатлетки с преобладанием ОНЧ-колебаний в спектре ритма сердца и наличием эукинетического типа кровообращения по сравнению со спортсменками с превалированием НЧ колебаний и гиперкинетическим типом кровообращения. Выявлены особенности изменений медленноволновой вариабельности ритма сердца легкоатлеток-спринтеров при ортопробе: при исходно высокой активности надсегментарных структур происходит «переключение» на сегментарный уровень регуляции;
при исходном симпатикотоническом тонусе ВНС с преобладанием в положении лежа низкочастотной составляющей спектра наблюдается «ригидность» спектральных характеристик центральной гемодинамики.
Установлено, что адаптация системы внешнего дыхания девушек 14– лет к скоростно-силовым физическим нагрузкам сопровождается увеличением как объемных, так и объемно-скоростных параметров (показатели форсированного вдоха и выдоха, пиковой объемной скорости, кривой «поток-объем» средней и максимальной объемной скорости выдоха), преимущественно на уровне крупных бронхов.
Теоретическая и практическая значимость исследования заключаются в расширении представлений об особенностях долговременной адаптации кардиореспираторной системы девушек-легкоатлеток 14–16 лет к специфике скоростно-силовых физических нагрузок, что позволяет использовать полученные модельные характеристики дыхательной системы и сердечно-сосудистой системы, медленноволновой вариабельности показателей кардиогемодинамики в коррекции учебно-тренировочного процесса, в спортивном отборе, в оценке эффективности восстановительных мероприятий.
Полученные результаты используются в работе детско-юношеских спортивных школ г. Челябинска, врачебно-физкультурных диспансеров Челябинской области для оценки функционального состояния систем организма девушек-легкоатлеток при проведении медицинских осмотров и для оценки эффективности восстановительных мероприятий;
в учебном процессе при преподавании курсов спортивной физиологии, спортивной медицины на кафедрах теории и методики физической культуры, медико биологических основ физической культуры и спорта Южно-Уральского государственного университета, кафедре лечебной физкультуры, спортивной и восстановительной медицины, курортологии и физиотерапии Челябинской государственной медицинской академии.
Положения, выносимые на защиту:
1. Адаптация системы внешнего дыхания девушек-легкоатлеток 14– лет к скоростно-силовым нагрузкам характеризуется повышением как объемных, так и объемно-скоростных параметров, преимущественно на уровне крупных бронхов.
2. Адаптация сердечно-сосудистой системы девушек 14–16 лет к скоростно-силовым нагрузкам сопровождается формированием эукинетического и гиперкинетического типа кровообращения, доминированием центрального контура регуляции ритма сердца, ударного объема и артериального давления, «переключением» при ортопробе регуляции хроно- и инотропной функции сердца с надсегментарного уровня на сегментарный.
3. Более высокий уровень функционального состояния сердечно сосудистой системы девушек-легкоатлеток обусловлен высокой активностью надсегментарного уровня регуляции центральной гемодинамики.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции, посвященной 10-летию факультета физической культуры и спорта Южно-Уральского государственного университета (Челябинск, 2006), Всероссийской научно-практической конференции «Здоровье, физическое развитие и образование: состояние, проблемы и перспективы» (Екатеринбург, 2007), II международной научно практической конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2008), научных конференциях факультета физической культуры и спорта ЮУрГУ (Челябинск, 2006 – 2008).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ (в том числе 1 работа в издании, рекомендованном ВАК РФ).
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 143 страницах печатного текста, состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, и списка литературы (цитируется 202 источника).
Работа иллюстрирована таблицами и 51 рисунком.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Организация и методы исследования Исследования проводились на базе ДЮСШ №4 по легкой атлетике и научной лаборатории факультета физической культуры и спорта Южно Уральского государственного университета (2006–2008 г.г.). В исследованиях принимали участие девушки 14–16 лет. Основную группу (n=36) составили девушки, занимающиеся легкой атлетикой, специализация – спринт (бег на короткие дистанции, преимущественная направленность физических нагрузок – скоростно-силового характера). Контрольную группу (n=25) составили девушки аналогичного возраста, посещающие занятия по физической культуре в рамках учебной программы (отнесены к основной группе) и не занимающиеся в спортивных секциях. В указанных группах был проведен комплекс исследований, включавших оценку функционального состояния дыхательной и сердечно-сосудистой системы, определение вегетативного статуса, активности различных уровней нейровегетативной регуляции деятельности ССС в покое и при пробах активного ортостаза и с физической нагрузкой.
Изучение показателей системы внешнего дыхания проводилось с помощью аппарата «ЭТОН» (фирма «Нейрософт», г. Иваново) на базе персонального компьютера. Измерялись основные спирометрические показатели дыхания (объемные характеристики, показатели форсированного вдоха и выдоха, кривой форсированного выдоха-вдоха в координатах «поток объем») и вычислялись их должные значения. Должные величины легочных объемов и показателей форсированного выдоха оценивались по Р.Ф. Клементу. Для оценки функциональных возможностей системы внешнего дыхания была проведена проба с физической нагрузкой (5 минутный бег на месте в темпе 180 шагов в минуту) с повторным исследованием показателей.
При исследовании вегетативной нервной системы определялись исходный вегетативный тонус и вегетативное обеспечение деятельности согласно рекомендаций А.М. Вейна (2000) и А.Д. Соловьевой с соавт. (2000).
Исследование показателей гемодинамики проведено методом импедансной реографии (сертифицированная компьютерная система «Кентавр» фирмы «Микролюкс», г. Челябинск) в горизонтальном и вертикальном положении (проба активного ортостаза). Показатели деятельности сердца представлены величинами ударного объема (мл), частоты сердечных сокращений (уд/мин), минутного объема кровообращения (л/мин), сердечного индекса (л/мин/м2), Хитер-индекса (ед.), фракции выброса (%). О степени напряжения работы и кислородном запросе миокарда судили по величине «двойного произведения». Показатели периферической гемодинамики и сосудистого тонуса определялись по величине амплитуды реоволны сосудов пальца стопы (АРП, мОм), диастолической волны наполнения сердца (ДВНС, мОм), значениям артериального давления (мм рт.
ст.).
Проведен спектральный анализ медленноволновых колебаний ритма сердца, артериального давления, ударного объема, фракции выброса, амплитуды реоволны сосудов пальца стопы в четырех диапазонах спектра:
ультранизкочастотном (УНЧ-колебания до 0,025 Гц);
очень низкочастотном (ОНЧ, 0,025–0,075 Гц);
низкочастотном (НЧ, 0,075–0,15 Гц);
высокочастотном (ВЧ, 0,15–0,5 Гц). Запись велась на протяжении кардиоциклов. Определялись в абсолютных единицах общая мощность и мощность колебаний в диапазонах спектра, а также процентный вклад каждой из четырех составляющих спектра;
рассчитывались индекс централизации (ОНЧ+НЧ/ВЧ) и индекс вагосимпатического взаимодействия (НЧ/ВЧ) согласно рекомендаций Р.М. Баевского с соавт. (2000).
Математическая обработка результатов исследования проводилась при помощи программного обеспечения Microsoft Excel 2003 и STATISTICA v.6 с использованием общепринятых методов вариационной статистики, корреляционного анализа [Г.Ф. Лакин, 1990]. Для оценки механизмов регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы использован спектральный анализ согласно рекомендаций [Р.М. Баевский с соавт., 2000, 2003;
Heart rate…, 1996]. Определение достоверности различий (р) абсолютных показателей проводилось при помощи критерия Стьюдента (t), относительных – по критерию Фишера (F). Результаты считали статистически значимыми при р0,05.
Результаты собственных исследований и их обсуждение При исследовании объемных показателей системы внешнего дыхания нами было установлено, что в основной группе у 70% девушек-спортсменок показатели ЖЕЛ были в пределах нормы, в контрольной – у 30%;
в границах условной нормы (по Р.Ф.Клементу) – у 30% и 40% соответственно. Значения объемных показателей ниже условной нормы по Р.Ф. Клементу определялись только у 30% лиц контрольной группы. Индекс состояния дыхательной системы, интегрально характеризующий бронхиальную проходимость по результатам исследований на аппарате «ЭТОН» [С.А. Постнов, 2002], был на границе условной нормы и ниже условной нормы (около 3,8 усл. ед. в обеих группах). В основной группе показатели форсированной жизненной емкости легких на вдохе (среднегрупповая величина 2,98±0,26 л) и выдохе (3,25±0, л) в пределах нормы были у 85% лиц (в контрольной – у 80%).
Среднегрупповая величина ОФВ1 в основной группе (3,12±0,29 л) и контрольной (2,66±0,27 л) не имели достоверных различий. Индивидуальные значения относительных величин ОФВ1 (по отношению к должным) у спортсменок соответствовали норме (50%) или условной норме (50%), у сверстниц – у 20% были на уровне нормы, у 45% – на уровне условной нормы и у 35% – ниже условной нормы. Показатели ПОС и СОС25-75 были на 20-30% выше, чем в контрольной как в абсолютном выражении, так и в относительном (в процентах от должных величин). Аналогичные результаты получены при анализе величин средней объемной скорости между 25% и 75% ФЖЕЛ (отражают степень проходимости средних бронхов) (табл. 1).
Таблица Показатели пиковой и средней объемной скорости кривой «поток объем» форсированного выдоха девушек основной и контрольной группы (в числителе M±m, в знаменателе % к должной величине) Показатель Основная группа Контрольная группа р ПОС вдоха, л/с 4,42±0,49 3,70±0,37 0, % к должн. 84,06±4,19 79,23±5,05 0, ПОС выдоха, л/с 5,73±0,45 4,31±0,41 0, % к должн. 85,60±4,12 74,26±3,88 0, 4,39±0,39 3,70±0,26 0, СОС25-75, л/с 110,99±5,55 96,56±5,77 0, 2,72±0,32 1,86±0,23 0, СОС75-85, л/с 134,29±6,47 109,96±6,74 0, 7,91±0,79 6,13±0,51 0, СОС0,2-1,2, л/с 159,97±16,99 89,09±8,84 0, У легкоатлеток значения данных показателей по таблицам Р.Ф. Клемента укладывались в диапазон нормы (более 82,8% от должной), в то время как в группе контроля – в диапазон условной нормы (82,8–71,8%).
Относительные значения МОС75выд. в основной группе в 1,5 раза выше, чем в контрольной (р0,01) (табл. 2), при этом в обеих группах они у всех обследованных лиц превышали значения нормы по Р. Клементу.
Таблица Показатели максимальной объемной скорости кривой «поток-объем» форсированного выдоха девушек основной и контрольной группы (в числителе M±m, в знаменателе % к должной величине) Показатель Основная группа Контрольная группа р МОС25выд., л/с 5,51±0,46 4,74±0,47 0, % к должн. 88,57±4,91 77,23±4,84 0, 4,69±0,42 3,98±0,35 0, МОС50выд., л/с 106,38±4,55 92,62±4,34 0, 3,09±0,34 2,25±0,24 0, МОС75выд., л/с 135,10±8,18 97,33±9,08 0, Функциональные возможности системы дыхания были подвергнуты оценке в группах сравнения при проведении проб с физической нагрузкой, когда после бега на месте (1-я проба – бег на месте 15 секунд в максимально быстром темпе, 2-я проба – бег на месте в течение 3 минут) регистрировались показатели сразу после нагрузки и через 10 минут отдыха. В основной группе снижения фоновых показателей и замедленного их восстановления не было зарегистрировано. В контрольной группе у 24% девушек было зарегистрировано снижение показателей.
Полученные результаты в совокупности указывают на увеличение у юных легкоатлеток объемно-скоростных показателей на уровне крупных бронхов, которые в группе контроля были ниже возрастной нормы;
показатели бронхиальной проходимости на уровне мелких бронхов в обеих группах соответствовали норме [В.А. Доскин с соавт., 1997].
Адаптация к физическим нагрузкам характеризовалась у юных легкоатлеток экономизацией деятельности сердца (достоверно значимое снижение ЧСС, двойного произведения) и повышением его сократительной способности (выше по сравнению с группой контроля были показатели ударного объема, фракции выброса, Хитер-индекса, р0,05) (табл. 3).
Таблица Показатели сердечно-сосудистой системы девушек-легкоатлеток (1-я гр.) и группы контроля (2-я гр.) (M±m) Показатель Положение р Основная гр. Контрольн. гр.
ЧСС, лежа 65,78±1,86 72,83±2,46 0, уд/мин. орто 82,82±2,02 92,69±2,85 0, р 0,001 0, УО, мл лежа 70,34±3,66 62,50±3,96 0, орто 53,71±3,23 41,06±3,20 0, р 0,001 0, Хитер-индекс, усл. лежа 18,19±0,61 16,23±0,64 0, ед. орто 14,05±0,55 12,11±0,59 0, р 0,001 0, Адаптационные изменения при занятиях спортом с преобладанием нагрузок скоростно-силового характера способствовали формированию в основной группе эукинетического и гиперкинетического типов кровообращения (соответственно 50% и 37,5%);
в контрольной группе относительно равномерно представлены все типы кровообращения с превалированием эукинетического и гипокинетического типов (соответственно, 40% и 32%) (рис. 1).
осн. гр.
% 20 контр. гр.
гипокин. ТК эукин. ТК гиперкин. ТК Рис. 1. Процентное распределение величин сердечного индекса на типы кровообращения у лиц основной и контрольной группы.
Полученные нами результаты в целом согласуются с данными литературы, согласно которым эукинетический и гиперкинетический ТК характерны для адаптации ССС к нагрузкам ациклического характера [А.П. Исаев, 1993;
Е.В. Быков с соавт., 1996;
Дж. Уилмор с соавт., 2001;
Д.В. Ашмарин, 2006;
О.Ю. Шкляева с соавт., 2003;
О.В. Степанова с соавт., 2008 и др.].
Различия в деятельности ССС тренированных и нетренированных лиц наиболее существенны при проведении функциональных проб. Так, при проведении пробы активного ортостаза было установлено, что адаптивный характер реагирования встречался у спортсменок (83,4%), у сверстниц контрольной группы более 30% лиц имели проявления дезадаптивного реагирования (избыточное вегетативное обеспечение деятельности со значительным повышением ЧСС и артериального давления). Экономичность деятельности ССС спортсменок характеризовалась более низкими величинами двойного произведения (70,58±2,76 усл. ед. против 81,43±2,91, 0,01) и индекса напряжения (88,73±7,72 усл. ед. против 101,11±8,87 усл. ед.) в покое и при выполнении ортопробы (соответственно 90,80±3,35 усл. ед против 107,49±3,48, р0,001 и 139,45±9,10 усл. ед против 173,68±12,34 усл. ед., р0,05).
Уровень периферического кровотока, судя по величине показателя АРП в положении лежа, был выше в группе спортсменок (48,71±4,30 мОм против 35,44±3,51 мОм, р0,05), снижение данного показателя при ортопробе у нетренированных лиц было более выраженным (до 22,71±2,84 мОм, р0,05). Величина индекса доставки кислорода коррелировала с показателем АРП (r=0,56, р0,01 в основной группе и r=0,48, р0,01 в контрольной группе).
Был установлен ряд особенностей, характеризующих активность уровней регуляции ритма сердца у девушек пубертатного возраста, в том числе и в связи с воздействием нагрузок скоростно-силового характера на их сердечно-сосудистую систему. Так, доля флюктуаций в ОНЧ-диапазоне (более 37,5%) в обеих группах превышала значения, характерные для здоровых взрослых лиц (до 30%) [А.Н. Флейшман, 1999;
Р.М. Баевский с соавт., 2000;
Г.А. Рябыкина с соавт., 2001], что согласно данным литературы указывает на напряжение адаптационных механизмов, характеризуется как «напряженный вегетативный баланс» [А.Д. Соловьева с соавт., 2000, с. 67], А.Н. Флейшманом (1999) рассматривается как гиперадаптивное состояние (рис. 2).
осн. гр.
% 20 контр. гр.
УНЧ ОНЧ НЧ ВЧ Рис. 2. Распределение общей мощности спектра ритма сердца по диапазонам (в %) в положении лежа у лиц основной и контрольной группы С другой стороны, данные литературы свидетельствуют о том, что для лиц женского пола характерно наличие более высокой доли ОНЧ-колебаний, отражающее влияние женского полового гормона эстрогена [Д.А. Дмитриев с соавт., 2007;
D. Ramaekers et al., 1998;
J.M. Evans, et al., 2001;
C.C. Liu et al., 2003;
N. Sato et al., 2004]. Доля НЧ-колебаний (около 36%) в целом укладывается в диапазон нормального распределения ОМС, а ВЧ-модуляций (около 15%, нижняя граница нормы у взрослых лиц) в обеих группах свидетельствует об относительно низкой значимости парасимпатического отдела ВНС в регуляции ритма сердца. Таким образом, можно говорить о централизации управления деятельностью ССС у девушек в период пубертатного развития и при занятиях скоростно-силовыми видами спорта на этом возрастном этапе.
При выполнении пробы активного ортостаза в основной группе отмечен более высокий уровень активности обоих отделов ВНС (для НЧ колебаний на уровне р0,05 и р0,001 для ВЧ-колебаний), величина индекса вагосимпатического взаимодействия изменялась незначительно, а в контрольной увеличилась более чем на 90% и была в 1,9 раза выше, чем в основной (р0,001) (рис. 3).
осн. гр.
% 20 контр. гр.
УНЧ* ОНЧ* НЧ ВЧ* Рисунок 3. Распределение общей мощности спектра ритма сердца по диапазонам (в %) в вертикальном положении (проба активного ортостаза) у лиц основной и контрольной группы.
Примечание: * – межгрупповые различия достоверны (р0,05).
При ортопробе у лиц контрольной группы произошло достоверно значимое снижение как мощности, так и доли высокочастотных колебаний (более чем в 1,8 раза, р0,001). Анализ относительной мощности спектра показал: доля колебаний в УНЧ- и ОНЧ-диапазонах была достоверно выше у девушек контрольной группы, тогда как в ВЧ-диапазоне – в основной.
Следовательно, у нетренированных лиц отмечается напряжение механизмов регуляции деятельности ССС с преимущественным вовлечением центрального контура для обеспечения ортостатической устойчивости.
Спектральный анализ показателей ударного объема и фракции выброса позволил установить, что у девушек-спортсменок была достоверно больше мощность ультра низкочастотных и очень низкочастотных колебаний, отражающих влияние гуморально-метаболических факторов (табл. 4), что может свидетельствовать об интегрирующей роли надсегментарного уровня регуляции деятельности хроно- и и инотропной функции сердца.
Таблица Показатели мощности спектра ударного объема в различных диапазонах в положении лежа у девушек основной и контрольной группы (M±m) Основная группа Контрольная группа Показатель р УНЧ, усл.ед. 9,64±0,56 7,71±0,68 0, ОНЧ, усл.ед. 21,99±1,57 16,35±1,31 0, НЧ, усл.ед. 17,96±1,34 16,94±1,40 0, ВЧ, усл.ед. 7,09±0,29 7,50±0,65 0, Были выявлены достоверно значимые различия относительной мощности в диапазоне ОНЧ: их доля выше в основной группе (38,81±1,52% против 33,38±1,80%, р0,05), что соответствует различиям абсолютных показателей. В то же время, доля низкочастотных колебаний, напротив, была больше в контрольной группе (34,62±1,22% против 31,69±1,13%, р0,05), несмотря на более низкие абсолютные величины НЧ-колебаний. При сравнении полученных спектральных показателей с данными других авторов [Д.В. Ашмарин, 2006;
Л.В. Смирнова, 2006;
В.В. Эрлих, 2007;
А.В. Линин, 2008], мы выявили более низкие значения высокочастотных колебаний (абсолютные и относительные величины) у легкоатлеток-спринтеров.
Вероятно, адаптационные перестройки инотропной функции сердца, как и хронотропной, при воздействии скоростно-силовых нагрузок отличны от таковых в других видах спорта (игровых – футбол, волейбол, циклических – плавание, ситуативных – бальные танцы) и характеризуются большей вовлеченностью надсегментарного уровня и менее выраженной – сегментарного, в частности – парасимпатического отдела вегетативной нервной системы.
Выполнение пробы активного ортостаза привело к разнонаправленным сдвигам ОМС ударного объема – в основной группе выявлена тенденция к повышению среднегрупповой величины (увеличение индивидуальных значений отмечено у 62,5% легкоатлеток). Эти изменения прежде всего были обусловлены снижением высокочастотных колебаний – их мощность достоверно снизилась в обеих группах (р0,05) (рис. 4).
осн. гр.
% контр. гр.
- - - - - УНЧ абс. УНЧ отн. ОНЧ абс. ОНЧ отн.
Рисунок 4. Динамика показателей (в %) абсолютной и относительной мощности спектра ударного объема по диапазонам при пробе активного ортостаза (надсегментарный отдел) у лиц основной и контрольной группы В основной группе активность надсегментарного уровня регуляции повышалась наряду с увеличением его доли в регуляции инотропной функции: как в УНЧ-, так и ОНЧ-диапазонах. В контрольной группе наблюдалась противоположная динамика изменений в УНЧ-диапазоне. В контрольной группе было выявлено более существенное перераспределение значимости уровней регуляции (т.е., относительных величин) по сравнению с основной группой – в пользу ОНЧ- и НЧ-колебаний при снижении доли УНЧ-колебаний, характеризующих по данным А.Р. Сабирьянова (2005) влияние интракардиальных факторов.
Величины ОМС показателя среднединамического артериального давления в группах сравнения достоверно не различались. Наибольшая мощность колебаний в обеих группах отмечена в ОНЧ-диапазоне, отражая роль гуморальных факторов регуляции и участие надсегментарных структур в регуляции тонуса крупных сосудов. Мощность ОНЧ-колебаний в группе спортсменок была достоверно выше (р0,05). В целом, доля надсегментарного уровня регуляции (гуморально-метаболические факторы) в основной группе была более чем в 1,5 раз выше, чем в контрольной (82,5% против 59,3%) (рис. 5).
осн. гр.
% 30 контр. гр.
УНЧ ОНЧ НЧ Рисунок 5. Распределение общей мощности спектра среднединамического давления по диапазонам (в %) в положении лежа у лиц основной и контрольной группы.
При ортопробе в поддержании уровня СДД, близкого к исходной величине, у спортсменок основная роль по-прежнему принадлежала надсегментарному уровню регуляции, а в контрольной – симпатическому отделу ВНС. Следовательно, замыкание связей на надсегментарном уровне регуляции отражает особенности адаптации центрального звена ССС девушек-легкоатлеток (хроно- и инотропная функция, артериальное давление) к скоростно-силовым нагрузкам.
Изучение динамики изменений показателя АРП и его спектральных характеристик позволило выявить, что у спортсменок мощность колебаний в УНЧ-диапазоне больше, чем у сверстниц контрольной группы, меньше процент дезадаптивных реакций (повышение АРП при ортопробе): в основной группе 12% против 32% в контрольной группе, что свидетельствовало о положительном влиянии систематических физических нагрузок скоростно-силового характера на функциональное состояние периферической гемодинамики и активность уровней его регуляции (значимость местных факторов независимо от положения тела выше у тренированных лиц).
Далее нами был проведен сравнительный анализ показателей гемодинамики и их спектральных характеристик в зависимости от преобладания ОНЧ- (у 58,3%, 1-я группа) или НЧ-колебаний (41,7%, 2-я группа) в общей мощности спектра ритма сердца спортсменок-легкоатлеток, специализирующихся в спринте.
У девушек-спортсменок 1-й группы существенно больше мощность ультра низкочастотных колебаний (р0,001), отражающих активность гуморально-метаболических факторов регуляции хронотропной функции, наряду с этим у них выявлена более экономичная деятельность сердца (величина ЧСС в исходном положении ниже: 62,75±2,06 уд/мин против 69,16±2,19 уд/мин, р0,05), более высокие значения ОМС ритма сердца, что характеризует меньшее напряжение механизмов регуляции хронотропной функции сердца по сравнению со 2-й группой. Также было выявлено, в спектре УО (табл. 5), ФВ и СДД 1-й группы спортсменок в положении лежа характерно превалирование ОНЧ-колебаний, а при ортопробе – НЧ колебаний (отражает влияние симпатического отдела ВНС), что свидетельствует о «переключении» активности регуляторных механизмов инотропной функции сердца с надсегментарного уровня на сегментарный.
Таблица Показатели общей мощности спектра ударного объема сердца и ее распределение по диапазонам в положении лежа у девушек легкоатлеток (M±m) Показатель 1-я группа 2-я группа р УНЧ, усл.ед. 14,05±1,24 7,24±0,78 0, ОНЧ, усл.ед. 25,22±2,40 18,97±1,97 0, НЧ, усл.ед. 17,03±1,63 19,88±1,99 0, ВЧ, усл.ед. 6,99±0,62 7,18±0,70 0, Представляется, что такой характер переключения регуляции деятельности ССС в ответ на функциональную пробу наиболее адаптивен.
Напротив, во второй группе спортсменок при более высоком исходном уровне мощности НЧ-колебаний наблюдалось «переключение» регуляции на надсегментарный уровень (преобладание очень низкочастотных колебаний в спектре в вертикальном положении), либо «ригидность» спектральных характеристик, что отражает напряжение регуляторных механизмов хроно- и инотропной функции сердца Выявленные нами особенности активности уровней регуляции деятельности ССС определяли различия в формировании типов кровообращения. В 1-й группе наибольшее количество спортсменок имело эукинетический ТК (61,9%), а во 2-й группе – гиперкинетический (60%);
при проведении ортопробы нами было определено большее количество дезадаптивных реакций у лиц с гиперкинетическим ТК в сравнении с эукинетическим ТК (21,4% против 11,1%).
В целом, по результатам спектрального анализа показателей центральной и периферической гемодинамики можно заключить, что возраст 14-16 лет является одним из критических периодов, во время которого формирование механизмов регуляции деятельности ССС происходит при активном участии гормональных (завершение полового созревания) и поведенческих факторов (физические нагрузки). Полученные результаты свидетельствуют, что вовлечение высших вегетативных центров регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы является одной из особенностей адаптации легкоатлеток-спринтеров подросткового возраста к специфике изучаемых в данном исследовании нагрузок скоростно-силового характера.
Вероятно, данный факт можно рассматривать и как «гиперадаптивное состояние» (по классификации А.Н. Флейшмана), подтверждающий положение о том, что конечный приспособительный результат не всегда может рассматриваться как положительный эффект адаптации.
ВЫВОДЫ 1. Адаптация системы внешнего дыхания девушек-легкоатлеток 14– 16 лет к скоростно-силовым физическим нагрузкам характеризуется увеличением объемных показателей до уровня возрастной нормы (в группе контроля показатели ниже нормы у 30% обследованных лиц), повышением толерантности к физическим нагрузкам.
2. Спортсменки по сравнению с нетренированными сверстницами имеют более высокие значения объемно-скоростных параметров на уровне крупных бронхов (показатели форсированной жизненной емкости легких на вдохе, пиковой объемной скорости на выдохе, индекса Тиффно, р0,05– 0,01), которые у 20-25% девушек контрольной группы ниже условной нормы по Р.Ф. Клементу, а также на уровне мелких бронхов (показатели СОС75-85, МОС75, р0,05–0,01), среднегрупповые значения которых в группе контроля соответствуют норме.
3. Под влиянием скоростно-силовых нагрузок у спортсменок легкоатлеток 14–16 лет формируются эукинетический (50%) и гиперкинетический (37,5%) типы кровообращения, нормальное (62,5%) и избыточное (37,5%) вегетативное обеспечение деятельности сердечно сосудистой системы. Преобладание центрального контура регуляции ритма сердца и высокие значения относительной мощности очень низкочастотных колебаний (более 37,5% общей мощности спектра) отражают напряжение адаптационных механизмов как у спортсменок, так и девушек контрольной группы.
4. Более высокий уровень функционального состояния сердечно сосудистой системы у девушек-легкоатлеток ассоциируется с преобладанием в спектре ритма сердца доли очень низкочастотных колебаний и эукинетического типа кровообращения. В этой группе достоверно ниже величины ЧСС (р0,05) и среднединамического артериального давления (р0,01), меньше процент дезадаптивных реакций (11,1% против 21,4%) по сравнению со спортсменками с преобладанием относительной мощности низкочастотных колебаний ритма сердца, имеющих преимущественно гиперкинетический тип кровообращения (60% лиц).
5. Реакция на ортостатическую пробу у девушек-легкоатлеток с доминированием ОНЧ-колебаний в спектре ритма сердца в положении лежа характеризуется «переключением» регуляции с надсегментарного уровня на сегментарный (в структуре спектра в вертикальном положении превалируют низкочастотные колебания);
для спортсменок с исходной симпатикотонией (преобладание низкочастотной составляющей спектра ритма сердца) и девушек контрольной группы при активном ортостазе характерны «переключение» на надсегментарный уровень регуляции, либо «ригидность» показателей медленноволновой вариабельности ритма сердца, ударного объема и среднединамического артериального давления.
Список публикаций по теме диссертации Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ 1. Быков, Е.В. Влияние кратковременной гипоксии и гиперкапнии на спектральные характеристики показателей центральной гемодинамики легкоатлеток / Е.В. Быков, О.А. Зуев, Т.В. Потапова // Вестник ЮУрГУ.
Серия ««Образование, здравоохранение, физическая культура». – 2008. – Вып. 14. – №4 (104). – С. 111–113.
Публикации в других изданиях 2. Зуев, О.А. Влияние физических нагрузок на объемные и объемно скоростные параметры системы внешнего дыхания легкоатлеток подросткового возраста / О.А. Зуев, Е.В. Быков // Диагностика, средства и практика обеспечения и сохранения здоровья человека: сб. науч. трудов ученых Уральского Федерального округа. – Челябинск: Сити-Пресс, 2006. – С. 8–12.
3. Быков, Е.В. Влияние активного ортостаза на нейровегетативную регуляцию кардиогемодинамики легкоатлеток-спринтеров / Е.В. Быков, О.А. Зуев // Диагностика, средства и практика обеспечения и сохранения здоровья человека: сб. науч. трудов ученых Уральского Федерального округа. – Челябинск: Сити-Пресс, 2006. – С. 120–123.
4. Быков, Е.В. Особенности медленноволновой вариабельности показателей гемодинамики юных легкоатлеток / Е.В. Быков, О.А. Зуев // Здоровье, физическое развитие и образование: состояние, проблемы и перспективы: матер. Всерос. науч.-практ. конф. – Екатеринбург: ГОУ ВПО «РГППУ», 2007. – С. 304–307.
5. Зуев, О.А. Состояние системы внешнего дыхания юных легкоатлеток по данным анализа кривой «поток-объем» форсированного выдоха / О.А. Зуев // Проблемы совершенствования физической культуры, спорта и олимпизма:
матер. Всеросс. науч.-практ. конф. – Омск: Изд-во СибГУФК, 2007. – С. 45– 47.
6. Зуев, О.А. Состояние сердечно-сосудистой системы и механизмов регуляции ее деятельности у юных легкоатлеток / О.А. Зуев, Т.В. Потапова, Е.В. Быков // Интеграция инновационных систем и технологий в процессе физического воспитания молодежи: сб. матер. Всерос. науч.-практ. конф. – Ульяновск: УлГТУ, 2008. – С. 128–132.
7. Зуев, О.А. Динамика спектральных характеристик гемодинамики юных легкоатлеток с различной активностью уровней нейровегетативной регуляции при функциональных пробах / О.А. Зуев, Е.В. Быков // Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды:
матер. II междунар. науч.-практ. конф. – Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2008. – Т.
2. – С. 286–290.
Сокращения, используемые в автореферате АРП – амплитуда реоволны сосудов пальца стопы ВНС – вегетативная нервная система ВЧ – высокие частоты (диапазон высоких частот) ЖЕЛ – жизненная емкость легких МОС25 – максимальная объемная скорость в момент выдоха первых 25% объема ФЖЕЛ МОС50 – максимальная объемная скорость в момент выдоха первых 50% объема ФЖЕЛ МОС75 – максим. объемная скорость в момент выдоха 75% объема ФЖЕЛ НЧ – низкие частоты (диапазон низких частот) ОМС – общая мощность спектра ОНЧ – очень низкие частоты (диапазон очень низких частот) ОФВ1 – объем форсированного выдоха за первую секунду ПОСвд – пиковая объемная скорость вдоха ПОСвыд – пиковая объемная скорость выдоха СДД – среднединамическое давление СИ – сердечный индекс СОС25-75 – средн. объемная скорость между 25% и 75% объема ФЖЕЛ СОС75-85 – средн. объемная скорость между 75% и 85% объема ФЖЕЛ ССС – сердечно-сосудистая система ТК – тип кровообращения УНЧ – ультра низкие частоты УО – ударный объем ФВ – фракция выброса ФЖЕЛ – форсированная жизненная емкость легких Подписано в печать Формат 60х90/16. Объем 1,0 уч.-изд. л.
Тираж 100 экз. Заказ № Бумага офсетная Отпечатано в типографии ГОУ ВПО ЧГПУ 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина,