Изменение микрогемоциркуляции при воздействии велоэргометрической пробы у лиц с различным уровнем толерантности к физической нагрузке

Введение. Микроциркуляторное русло является морфологически и функционально сложно устроенной частью сердечно-сосудистой системы, состояние которой во многом определяет уровень гомеостаза. Известно, что система микроциркуляции обладает изменчивостью динамических характеристик [10], что является основой для поддержания гомеостатических потребностей тканей и создаёт условия для адаптации кровотока к внешним нагрузкам [9, 13].

Понимание всех структурно-приспособительных механизмов, регулирующих циркуляцию крови, необходимо для выявления информативных маркеров толерантности к физической нагрузке. В связи с чем изучение показателей микроциркуляции крови имеет важное практическое значение в различных сферах прикладной физиологии (для разработки методов совершенствования спортивного мастерства, при отборе специализированного контингента для работы в экстремальных природно-климатических условиях окружающей среды). Именно при витальном исследовании удаётся получить результаты, отражающие реактивность микрососудов и их структурные связи. В настоящее время эффективное изучение показателей микроцир- куляции возможно при помощи компьютерной капилляроскопии.

При исследовании функционального состояния организма и уровня его работоспособности широкое распространение получили физические тестовые нагрузки, так как они обладают высокой диагностической ценностью и с их помощью возможно моделировать различные виды деятельности человека. Одним из наиболее предпочтительных и доступных в общепринятой практике нагрузочных тестов является велоэргометрическая проба [1].

Исследованиями последних лет [5] было показано, что даже среди сопоставимых групп лиц, ведущих одинаковый образ жизни, встречаются индивидуумы, у которых показатели капиллярного кровотока могут существенно отличаться. В связи с вышесказанным представляет интерес изучение особенностей капиллярного кровотока в состоянии покоя и при велоэргометрической нагрузке, а также выявление адаптивных перестроек изучаемых характеристик микроциркуляции у лиц с различным уровнем толерантности к физической нагрузке.

Организация и методы исследования.

В исследовании приняло участие 40 практи- чески здоровых юношей в возрасте 17–21 года c одинаковым уровнем физической активности в рамках плана образовательного учреждения.

Регистрация скорости капиллярного кровотока оценивалась по перемещению эритроцитов в капилляре в зоне кожного валика ногтевого ложа при помощи компьютерного ка-пилляроскопа «Капилляроскан-1» (Москва, ООО «Новые энергетические технологии»). Программное обеспечение прибора позволяло проводить оценку усреднённой скорости движения эритроцитов по конкретно исследованным капиллярам. При этом принималось во внимание то, что во внутренних висцеральных органах скорость капиллярного кровотока находится в пределах 100–500 мкм/с, а в структурах кожи может быть существенно ниже, вплоть до временного прекращения движения эритроцитов при выраженной вазоконстрикции сосудов. Температура в зоне исследования микроциркуляции измерялась с помощью приемника инфракрасного излучения, встроенного в капилляроскоп.

Испытуемым был предложен модифицированный тест PWC 170 со стандартной нагрузкой [8], в соответствии с которой на велоэргометре устанавливалась нагрузка 900 кгм/мин (150 Вт) со скоростью педалирования 60 об/мин и продолжительностью 3 минуты. Измерения микроциркуляции производились по выбранным капиллярам как в состоянии покоя (фон), так и на пике велоэргометрической пробы. Дифференциация обследуемых юношей по уровню устойчивости к физической нагрузке проводилась на основе показателя частоты сердечных сокращений на пике проведения пробы, где в случае увеличения данного показателя выше140 уд./мин на пике нагрузки испытуемый был отнесён к группе со сниженной толерантностью к нагрузке, тогда как при ЧСС ниже 140 уд./мин обследуемый характеризовался нормальной устойчивостью к нагрузке [4].

Статистическая обработка полученных данных производилась с применением пакета программы Statistica 7.0. Проверка на нормальность распределения измеренных переменных осуществлялась на основе теста Шапиро-Уилка. Результаты представлены в виде среднего значения (М) и ошибки средней арифметической (±m). Статистическая значимость различий определялась с помощью критерия Стьюдента. Критический уровень зна- чимости (p) в работе принимался равным 0,05; 0,01; 0,001 [2].

Результаты исследования и обсуждение. В таблице представлены показатели микроциркуляции крови и морфологии капилляров среди юношей, разделённых на группы по уровню устойчивости к физической нагрузке. Анализ показателей микроциркуляции выявил статистически значимые различия между значениями, полученными до велоэргометриче-ской пробы и после неё. В обеих группах было выявлено увеличение диаметра венозного отдела и переходного отдела капилляра, рост температуры исследуемого участка кожи в ответ на велонагрузку. В группе с нормальным уровнем устойчивости к нагрузке было выявлено снижение скорости движения эритроцитов и уменьшение количества сладжей на пике пробы.

Известно, что диаметр капилляра является тем структурным параметром, который во многом определяет объём кровотока, проходящего через микроциркуляторное русло на всём его протяжении [7]. При этом под диаметром капилляра подразумевается область сосуда, заполненная видимыми эритроцитами, сами же стенки капилляров практически не различимы при световой микроскопии. В ходе анализа полученных данных было выявлено расширение диаметра капилляров, что указывает на увеличение объёма массопереноса эритроцитов. Данное изменение стоит рассматривать как одно из проявлений адаптивной перестройки микроциркуляции, направленной на улучшение транскапиллярного обмена.

Скорость кровотока и ёмкость капиллярной сети постоянно варьируют в широких пределах в зависимости от метаболических потребностей окружающих тканей и функционального состояния органа. Во время интенсивной физической нагрузки возникает рабочая гиперемия и функционируют почти все капилляры, тогда как в состоянии покоя часть капилляров выключается из кровообращения и становится неактивной [6]. Таким образом, количество одновременно включённых в кровоток капилляров характеризует интенсивность транскапиллярного обмена и его суммарную площадь [7]. В данном исследовании не было выявлено значимых изменений количества функционирующих сосудов в ответ на велонагрузку. Были отмечены как непродолжительные остановки кровотока (стаз)

Показатели микрогемоциркуляции у лиц с различной толерантностью к физической нагрузке до и после выполнения велоэргометрической пробы Microhemocirculation indicators in persons with different tolerance to physical load before and after the cycle ergometer test

Примечание: * обозначены статистически значимые различия между группами с различной устойчивостью к физической нагрузке.

Note: * denotes statistically significant differences between groups with different exercise tolerance.

с сохранением видимых форменных элементов в одном и более капиллярах, так и полностью плазматические капилляры. Вероятно, при данном виде нагрузки не происходит активных вазомоций прекапиллярных микрососудов, которые могли бы привести к изменению числа функционирующих капилляров посредством шунтирующего кровотока, при котором кровь, поступающая в микроцирку-ляторное русло, минует часть капилляров по артериоло-венулярным анастомозам [14].

При интенсивной физической нагрузке наглядно проявляется значение рационального перераспределения кровотока в организме [7]. В группе с низким уровнем устойчивости отсутствовала динамика скорости движения эритроцитов при воздействии велоэргометриче-ской пробы, тогда как наблюдаемое в группе c нормальной устойчивостью снижение скорости движения эритроцитов, по-видимому, обусловлено оттоком крови к активно работающим мышцам. Исследованиями показано, что такой механизм перераспределения кровотока способствует скорейшему восполнению трофических потребностей функционально активных тканей [12], напротив, при уменьшении кровенаполнения работающих мышц, вскоре развивается мышечное утомление [3].

Полученные данные о росте температуры кожи в исследуемой зоне у юношей из обеих групп свидетельствуют об интенсификации кровотока. Поскольку кровообращение отвечает также за эффективность терморегуляции, повышение значений температуры и кровенаполнения в неработающих частях тела связано с ростом теплоотдачи во время физической нагрузки для поддержания теплового гомеостаза [11]. В самом начале велоэргометриче-ской пробы кровоснабжение в большей степени происходит в активных мышцах, затем по мере роста интенсивности нагрузки увеличивается кровоток в коже для эффективного теплообмена и поддержания температурного равновесия [15].

Заключение. Полученные данные свидетельствуют о том, что в ответ на велоэргомет-рическую нагрузку реактивные изменения в капиллярах ногтевого ложа проявляются в виде увеличения диаметра сосудов и повышения температуры поверхности кожи вследствие роста объёма кровенаполнения и изменения скорости кровотока. При этом выявленные изменения показателей микроциркуляции указывают на то, что, в зависимости от уровня толерантности к физической нагрузке, реактивность сосудистого русла может быть выражена в различной степени. Наиболее выраженные изменения микроциркуляции выявлены среди лиц с нормальным уровнем толерантности к физической нагрузке. Показано, что скорость капиллярного кровотока может рассматриваться как один из информативных маркеров, определяющих уровень работоспособности, а также характеризующих функциональное состояние организма в целом.

Выявленные изменения показателей микроциркуляции носят направленный адаптационный характер при воздействии физической нагрузки, тем самым обеспечивая оптимизацию перераспределения метаболической активности.

Отсутствие динамики скорости кровотока в ответ на велопробу у юношей с низкой толерантностью к физической нагрузке, судя по всему, указывает на ригидность регуляторных механизмов сосудистого русла в данной группе, что может являться одним из факторов снижения физической работоспособности.