Частота сердечных сокращений, потребление кислорода и артериальное давление у лыжников разной квалификации в тесте "до отказа"

Введение. Успешность выступления спортсменов в соревнованиях зависит от рационального построения тренировочного процесса (ТП) не только за счет оптимизации объема и интенсивности физических нагрузок, но и использования инновационных методов получения срочной информации о функциональном состоянии организма [7]. Артериальное давление (АД) и ЧСС представляют собой прогностические функциональные параметры адаптации на различных этапах тренировочного процесса, однако имеется мало данных о ЧСС и АД во время переходов от покоя к нагрузке и от нагрузки к покою [12]. «Золотой стандарт» кардиореспираторного нагрузочного тестирования – тест с возрастающей нагрузкой – позволяет определить максимальное потребление кислорода (МПК), оценить уровень аэробных возможностей организма и выявить причины ограничения физической работоспособности [5]. В настоящее время существует множество протоколов нагрузоч- ного тестирования, но практически отсутствуют на разных этапах теста сведения о функциональных показателях кардиореспираторной системы человека, таких как ЧСС, потребление кислорода (ПК) и АД, что существенно затрудняет анализ, сравнение и прогноз имеющихся данных. Целью нашей работы было выявление особенностей и характерных черт функционирования кардиореспираторной системы лыжников-гонщиков высшего разряда и званий при выполнении протокола теста «до отказа» на велоэргометре. Задачами исследования являлись изучение у спортсменов динамики ЧСС, ПК, АД в покое, при ступен-чато-повышающихся нагрузках, на пороге анаэробного обмена и восстановлении.

Объекты и методы исследования. Исследования проведены в соответствии с принципами Хельсинской декларации 1964 г. с изменениями, принятыми на Генеральных Ассамблеях ВМА с 1975 по 2013 г. Методы одобрены комитетом по биоэтике

ИФ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН. Все спортсмены подписали добровольное информированное согласие. Обследовано 208 лыжников-гонщиков (юношей и мужчин): 50 – первого спортивного разряда (1СР – группа 1), 80 – кандидатов в мастера спорта (КМС – группа 2) и 78 – мастеров спорта (МС – группа 3), действующих членов сборных команд Республики Коми и России, в возрасте от 14 до 32 лет, проживающих на Европейском Севере (62° с.ш., 51° в.д.), в подготовительный период ТП. У спортсменов измеряли с помощью медицинского весоростомера рост и массу тела. Лыжники выполняли велоэргометриче-ский тест «до отказа» с использованием эр-госпирометрической системы Oxycon Pro (Erich Jaeger) в режиме breath by breath со ступенчатым возрастанием нагрузки (interval protocol), начиная с 120 Вт, и усреднением показателей по 15-секундным отрезкам. Протокол тестирования включал в себя: две минуты покоя лежа, две минуты покоя сидя на велоэргометре, одну минуту педалирования без нагрузки с частотой 60 об/мин, ступенчато повышающуюся нагрузку на 40 Вт каждые две минуты и пятиминутное восстановление после теста с анализом показателей на всех этапах. Респираторный порог анаэробного обмена (ПАНО) определяли по достижению дыхательным коэффициентом единицы. Систолическое (САД) и диастолическое (ДАД) артериальное давление измерены методом Короткова на приборе Microlife model BRAG-1-30 (Switzerland) в покое сидя, на ПАНО и в момент МПК.

Статистическая обработка результатов выполнена с применением однофакторного дисперсионного анализа (F-критерий Фишера), множественных сравнений (t-критерия Стьюдента с поправкой Тьюки) и парных сравнений (t-критерия Стьюдента). Расчеты и рисунки выполнены в программе Excel 2016.

Результаты исследований и их обсуждение. Спортсмены 1СР были в возрасте 16,4 ± 1,3 года, имели рост 175,4 ± 4,4 см, массу тела – 68,0 ± 4,7 кг, МПК – 4,166 ± ± 0,285 л/мин. Аналогичные показатели для КМС составляли: 19,9 ± 2,1 года, 175,3 ± 4,9 см, 70,5 ± 4,7 кг, 4,444 ± 0,474 л/мин; для МС – 23,4 ± 3,8 года; 176,8 ± 4,7 см; 70,8 ± 3,9 кг и 4,487 ± 0,487 л/мин. Возраст и масса тела увеличились (P < 0,001) с ростом спортивного мастерства, однако КМС и МС по массе тела практически не различались. По данным ли- тературы [3], рост, масса тела и возраст обследованных нами спортсменов 1СР вполне соответствовали таковому (175,7 ± 5,64 см, 66,3 ± 7,6 кг) для лыжников-гонщиков 15–16 лет. Кандидаты в мастера спорта были более низкорослыми, но имели практически одинаковую массу тела с лыжниками-гонщиками 17–18 лет (176,2 ± 5,86 см и 70,5 ± ± 7,40 кг) [3]. Мастера спорта имели более низкий рост и меньшую массу тела, чем лыжники-гонщики 23 лет [3] (179,3 ± 5,46 см и 74,4 ± 7,94 кг).

Частота сердечных сокращений представлена у спортсменов в табл. 1 в разные фазы теста «до отказа».

У представителей разной спортивной квалификации (см. табл. 1) ЧСС имеет статистически значимые различия (P < 0,05–0,001), кроме уровня ПАНО, 400 Вт и первой минуты восстановления. Во все фазы теста у 3-й группы ЧСС была меньше, чем у 2-й и 1-й. По данным литературы [2], у лыжников-гонщиков разной спортивной квалификации ЧСС в покое была меньше, чем у нетренированных юношей и мужчин аналогичного возраста на 7,7, 10,6 и 15,2 уд./мин, что свидетельствует о формировании брадикардии как результата спортивных тренировок, более выраженной с ростом спортивного мастерства. В покое лежа ЧСС у лыжников 1СР была выше на 20,0 %, у КМС – на 10,4 %, чем у МС. Аэробная нагрузка [14] влияет на парасимпатический нерв, снижая ЧСС, что положительно сказывается и на уменьшении сердечно-сосудистых заболеваний.

На ПАНО ЧСС у группы 1 была больше на 5,0 %, чем у лыжников 3-й группы (P < 0,05), а в группах 2 и 3 статистически не различалась. В момент завершения максимальной нагрузки ЧСС у всех 3 групп не имела статистической разницы.

На первой минуте восстановления, как и в момент завершения нагрузки, не было статистически значимых различий в ЧСС у лыжников 1–3-й групп, что, по-видимому, свидетельствовало о достижении предельных функциональных возможностей и соответствовало данным литературы [8] о том, что максимальная ЧСС у тренированных людей не отличается от соответствующего показателя обычных людей. Статистически значимые различия в ЧСС появились на 3-й и 5-й минутах восстановления. К третьей минуте наиболее медленно восстанавливалась группа 1, на

Таблица 1

Table 1

Фазы выполнения теста Test protocol	Первый разряд (группа 1) 1st sports category 1 group	Кандидат в мастера спорта (группа 2) Candidate for Master of Sports 2 group	Мастер спорта (группа 3) Master of Sports 3 group
Покой лежа ### At rest, in lying position	64,4 ± 9,8; 41*2,3	59,2 ± 10,4; 65 *1,3	53,6 ± 8,3; 66 *1,2
120 Вт / W ###	117,3 ± 13,4; 38 *2,3	107,9 ± 9,9; 54 *1,3	102,3 ± 10,0; 63 *1,2
160 Вт / W ###	135,9 ± 0,9; 31 *2,3	122,9 ± 9,9; 54 *1,3	114,6 ± 8,2; 49 *1,2
200 Вт / W ###	147,5 ± 16,2; 37 *2,3	139,5 ± 13,2; 52 *1,3	128,1 ± 11,8; 46 *1,2
240 Вт / W ###	161,8 ± 14,1; 30 *2,3	150,8 ± 11,5; 45 *1,3	141,8 ± 12,2; 59 *1,2
ПАНО / Anaerobic threshold	169,9 ± 14,4; 50 *3	167,2 ± 14,0; 80	161,8 ± 16,1; 77 *1
280 Вт / W ###	176,9 ± 10,4; 30 *2,3	164,9 ± 11,7; 54 *1,3	157,1 ± 11,6; 47 *1,2
320 Вт / W ###	181,8 ± 15,0; 21 *2,3	173,8 ± 9,5; 41 *1	168,5 ± 12,6; 41 *1
360 Вт / W	–	181,5 ± 9,1; 22 &	174,5 ± 13,5; 30&
400 Вт / W	–	186,5 ± 3,3; 4	181,7 ± 10,0; 7
Восстановление / Recovery
Первая минута First minute	149,1 ± 17,0; 23	148,2 ± 17,4; 48	142,1 ± 19,7; 36
Третья минута Third minute ###	119,0 ± 15,5; 41 *2,3	108,7 ± 14,4; 52 *1	105,8 ± 18,7; 61 *1
Пятая минута Fifth minute ##	104,4 ± 16,9; 17 *3	103,2 ± 11,4; 31 *3	91,9 ± 15,9; 27 *1,2

Частота сердечных сокращений у лыжников-гонщиков (X ± SD, n)

Heart rate in skiers (X ± SD, n)

пятой минуте ЧСС у лыжников 1СР разряда была выше, чем у МС, на 13,6 %, у КМС выше, чем у МС, – на 12,3 % (P < 0,05). Достоверное [3] снижение максимального уровня ЧСС наблюдается между возрастными группами 15–16, 17–18 лет и 19–22 года и вполне соответствует полученным нами данным (см. табл. 1): снижению ЧСС (P < 0,001) между группами 1СР и КМС, КМС и МС аналогичного возраста на 8,0 и 5,3 уд./мин. С ростом спортивного мастерства более низкие значения ЧСС могут свидетельствовать [4] о более высоких функциональных резервах. По данным ряда авторов [10], в регуляции ритма сердца наблюдаются различия у лиц с разной спортивной квалификацией. У МС отмечено преобладание метаболической регуляции, у КМС – гуморальной, у представителей I–II разрядов повышенное влияние симпатического отдела вегетативной нервной системы и гуморальной регуляции. Динамика значений ЧСС фоново- го, нагрузочного и восстановительного периода может выступать прогностическими критериями оценки уровня физической работоспособности [4].

Потребление кислорода у лыжников-гонщиков на всех этапах теста «до отказа» представлено в табл. 2.

У представителей разной спортивной квалификации ПК (см. табл. 2) имеет различия (P < 0,001) практически на всех этапах выполнения теста «до отказа», за исключением покоя лежа и нагрузки 400 Вт (МС и КМС). В 1-й и 2-й группах отмечено более высокое ПК до наступления ПАНО. После достижения ПАНО и на 1-й минуте восстановления более высокое ПК было характерно для МС, на третьей и пятой минутах – для КМС.

Если принять уровень ПК лыжников за 100 %, то в покое лежа у спортсменов оно было меньше в группах 1–3 соответственно на 28,2; 46,1 и 49,5 %, чем у лиц мужского пола,

Таблица 2

Table 2

Фазы выполнения теста Test protocol	Первый разряд (группа 1) 1st sports category 1 group	Кандидат в мастера спорта (группа 2) Candidate for Master of Sports 2 group	Мастер спорта (группа 3) Master of Sports 3 group
Покой лежа ### At rest, in lying position	0,291 ± 0,072; 50	0,280 ± 0,059; 80	0,279 ± 0,067; 77
120 Вт / W ###	1,896 ± 0,126; 50 *2,3	1,879 ± 0,129; 80 *1,3	1,865 ± 0,120; 77 *1,2
160 Вт / W ###	2,308 ± 0,184; 50 *3	2,310 ± 0,164; 80 *3	2,295 ± 0,113; 77 *1,2
200 Вт / W ###	2,834 ± 0,134; 50 *2,3	2,800 ± 0,178; 80 *1,3	2,749 ± 0,146; 77 *1,2
240 Вт / W ###	3,319 ± 0,174; 50 *2,3	3,307 ± 0,170; 80 *1,3	3,248 ± 0,176; 7 *1,2
ПАНО / Anaerobic threshold	3,473 ± 0,536; 50 *2,3	3,767 ± 0,602; 80 *1,3	3,840 ± 0,632; 77 *1,2
280 Вт / W ###	3,799 ± 0,215; 49 *2,3	3,780 ± 0,209; 78 *1,3	3,746 ± 0,187; 73 *1,2
320 Вт / W ###	4,200 ± 0,232; 30 *2,3	4,215 ± 0,244; 66 *1,3	4,231 ± 0,246; 69 *1,2
360 Вт / W	–	4,532 ± 0,472; 35 *1,3	4,536 ± 0,386; 46 *1,2
400 Вт / W	–	4,582 ± 0,565; 13&	4,836 ± 0,436;18&
Восстановление / Recovery
Первая минута First minute	1,438 ± 0,197; 50 *2,3	1,534 ± 0,253; 80 *1,3	1,545 ± 0,284; 76 *1,2
Третья минута Third minute ###	0,868 ± 0,105; 50 *2,3	0,955 ± 0,168; 80 *1,3	0,892 ± 0,195; 77 *1,2
Пятая минута Fifth minute ##	0,721 ± 0,107; 49 *2,3	0,775 ± 0,152; 80 *1,3	0,739 ± 0,141; 77 *1,2

Потребление кислорода (л/мин) у лыжников-гонщиков (X ± SD, n)

Oxygen consumption (l/min) in skiers (X ± SD, n)

не занимающихся спортом [2], что может быть связано как с экономизацией функций в результате тренировочного процесса, так и разными методами определения ПК.

У лыжников на ПАНО потребление кислорода на кг массы тела (ПК/кг) в сравнении с данными литературы [3] было меньше от 1-й до 3-й групп соответственно на 3,2; 3,3 и 2,0 %. Увеличение аэробной работоспособности высококвалифицированного спортсмена связано с увеличением способности его мышц потреблять кислород на уровне анаэробного порога [8].

У спортсменов 1СР МПК (см. табл. 2) соответствовало данным литературы [3] для такого же возраста (4,2 ± 0,6 л/мин). КМС и МС, обследованные нами, имели меньшее значение МПК (соответственно на 5,4 и 10,3 %), чем МПК для аналогичного возраста и вида спорта [3]: соответственно 4,7 ± 0,5 и 5,0 ± 0,6 л/мин. Однако эти показатели существенно отлича- лось от МПК норвежских представителей зимних видов спорта мирового уровня [12, 15], для которых характерно максимальное ПК/кг от 80 до 90 мл/мин/кг или (6,5 л/мин), что выше, чем у обследованных нами МС, на 34,4 %. Если принять МПК и ПК на ПАНО у МС за 100 %, то у представителей 1СР эти показатели были меньше на 7,2 и 9,6 %, а у КМС – на 1,0 и 1,9 %, что может быть обусловлено как степенью тренированности, методом обследования, так и возрастной динамикой показателя в группах.

Артериальное давление у лыжников-гонщиков представлено в покое сидя, на ПАНО и в момент достижения МПК (табл. 3).

У лыжников 1СР САД было выше в покое сидя (P < 0,001) и на ПАНО (P < 0,01) (см. табл. 3). Различия САД в покое между группами 2 и 3 отсутствовали, а на ПАНО прослеживались только между 1-й и 3-й группами (P < 0,05).

Таблица 3

Table 3

Артериальное давление у лыжников-гонщиков (X ± SD, n)

Blood pressure in skiers (X ± SD, n)

Группы Group	САД, мм рт. ст. / SBP, mmHg	ДАД, мм рт. ст. / DBP, mmHg
Покой сидя / At rest, seated
1	121,4 ± 9,8 ###; 50 *2,3	78,5 ± 7,9; 50
2	114,3 ± 11,5 ###; 80 *1	76,9 ± 8,9; 80
3	115,4 ± 9,2 ###; 78 *1	77,7 ± 7,8; 78
ПАНО / Anaerobic threshold
1	172,6 ± 15,7 ##; 50 *3	67,9 ± 17,4 ##; 50 *3
2	166,8 ± 16,4 ##; 80	71,2 ± 12,5 ##; 80
3	163,5 ± 14,8 ##; 78 *1	75,1 ± 11,4 ##; 78 *1
В момент достижения максимального потребления кислорода / At maximum oxygen consumption
1	185,5 ± 16,5; 50	73,0 ± 18,6 ##; 50 *3
2	187,4 ± 17,9; 80	76,6 ± 15,4 ##; 80
3	189,5 ± 17,2; 77	82,3 ± 16,2 ##; 77 *1

Примечание: ### – P < 0,001, ## – P < 0,01 (F-критерий) различия между спортсменами разных групп по фазам теста; * – P < 0,05 (t-критерий с поправкой Тьюки) изменения показателей достоверны между группами 1–2–3.

Note: ### – P < 0.001, ## – P < 0.01 (F-criterion) differences between athletes of different groups depending on the stage of the test; * – P < 0.05 (t-test with Tukey's correction); changes in the indicators are significant between groups 1–2–3.

У лыжников 1-й группы ДАД было ниже на ПАНО и на уровне МПК (P < 0,01). В 3-й группе ДАД было выше, чем в 1-й на ПАНО и в момент достижения МПК (P < 0,001). Значимые различия ДАД в покое между группами отсутствовали, на ПАНО и в момент завершения теста различия прослеживались только между 1-й и 3-й группами (P < 0,05).

Физическая аэробная нагрузка влияет на ремоделирование сосудов, способствуя ангиогенезу, положительно воздействуя на количество капилляров и, следовательно, на площадь газообмена, одновременно улучшая диффузию кислорода и увеличивая тонус вагуса [12]. У лыжников-гонщиков САД на этапах тестирования «до отказа» представлено в табл. 3 и в группе 1СР было выше на 5,7 мм рт. ст., а в группах КМС и МС – ниже на 4,6 и 6,1 мм рт. ст., чем у не занимающихся спортом лиц мужского пола аналогичного возраста [2]. Согласно работе О.А. Мутафьяна [6], САД соответствовало норме. В группе 1 на ПАНО САД было статистически выше (P < 0,05), чем в группе 3, на 9,1 мм рт. ст., но при достижении МПК достоверные различия САД между группами исчезли. Более высокое САД у лыжников 1СР по сравнению с КМС и МС скорее всего связано с более юным возрастом и как следствие – незавершенностью процессов становления сердечно-сосудистой системы на фоне значительных спортивных нагрузок. При максимальной 10-минутной нагрузке [2] САД у неспортсменов 16 лет было 188,5 мм рт. ст., в 19 лет – 193,3 мм рт. ст. и в 23 года – 193,7 мм рт. ст., что больше соответственно на 3,0; 5,9 и 4,2 мм рт. ст., чем в нашей выборке.

В покое сидя ДАД (см. табл. 3) во всех трех группах лыжников-гонщиков было выше нормы [2] соответственно на 7,1; 4,6 и 4,2 мм рт. ст. Более высокое ДАД может быть связано с проживанием спортсменов в условиях Севера и длительными тренировками на открытом воздухе, которые могли привести к увеличению периферического сосудистого сопротивления [1]. Даже кратковременное (один час) холодовое воздействие [13] индуцирует у молодых здоровых людей тенденцию к гиперкоагуляции, что также может вызывать более высокий уровень ДАД. У лыжников на ПАНО ДАД в группе 1 было ниже на 9,6 %, чем в группе 3, при достижении МПК – ниже на 11,3 % (P < 0,05). Более низкое ДАД у лиц молодого возраста на уровне ПАНО и в момент достижения МПК (см. табл. 3) согласуется с данными литературы [6]. При максимальной 10-минутнй нагрузке [2] ДАД у неспортсменов 16 лет соответствовало 88,7 мм рт. ст., в 19 лет – 90,0 мм рт. ст. и в 23 года – 90,2 мм рт. ст., что больше, чем у лыжников-гонщиков, обследованных нами, соответственно на 15,7; 13,4 и 7,7 мм рт. ст. Разница в величинах САД и ДАД могла быть обусловлена как степенью тренированности контингентов, так и различием тестовых нагрузок.

Спортсмены с большей степенью тренированности в момент завершения теста имеют меньшие значения ЧСС и САД, но более высокие ДАД и ПК. C точки зрения экономизации функций, более высокие значения ДАД и ПК можно расценить как не очень благоприятный признак. При физической нагрузке как системная вазоконстрикция, так и локальная вазодилатация не приводят к значительному изменению ДАД, тогда как САД достигает максимума [12]. Вызванное физическими нагрузками повышенное кровяное давление связано с эндотелиальной дисфункцией [14] и имеет в 5–10 раз более высокие темпы перехода к гипертензии в будущем [9], а также является независимым фактором риска развития сердечно-сосудистых и цереброваскулярных заболеваний [11].

Таким образом, предложенные нами подробные сведения о значениях ЧСС и ПК на каждой ступени протокола теста «до отказа», реализованном на современной эргоспиро-метрической системе OxyconPro (ErichJaeger) в режиме breath by breath, и АД для ключевых моментов теста позволят более целенаправленно контролировать и сравнивать функциональное состояние спортсменов, специализирующихся в лыжных гонках для первого разряда, кандидатов и мастеров спорта и могут служить инструментом определения готовности физиологических функций к выполнению квалификационных разрядных требований.

Выводы

• 1.    Определены значения частоты сердечных сокращений и потребления кислорода у лыжников-гонщиков первого разряда, кандидатов и мастеров спорта в покое, на каждой ступени нагрузки «до отказа» на велоэргометре и при восстановлении, а также артериальное давление для ключевых моментов теста. Показаны значимые различия функционального состояния спортсменов разной квалификации.

• 2.    При предъявлении максимальных требований на пике нагрузки и первой минуте восстановления во всех группах лыжников – гонщиков пропадала статистически достовер-

• ная разница показателей частоты пульса и систолического артериального давления.