Кардиореспираторная система юных тхэквондистов Республики Коми в разные сезоны года

Актуальность исследований

На Европейском Севере России, к которому относится Республика Коми, экстремальными факторами для здоровья человека являются отрицательные температуры и высокая влажность, сочетание которых оказывает существенный охлаждающий эффект. Адаптация человека к таким условиям возможна при значительном напряжении функциональных систем, их перестройке, изменении механизмов регуляции и координации систем [1].

В Республике Коми, в силу большой протяженности региона с северо-востока на юго-запад, существует несколько природно-климатических зон, различающихся условиями существования и их действием на организм человека. Условия среды особенно остро воспринимаются детским организмом, находящимся в процессе интенсивного роста, формирования механизмов регуляции и координации межсистемных связей. На разных широтах Республики Коми реакция детского организма на сложные климатические условия неодинакова [2, 3]. Го- род Сыктывкар располагается на 62° с.ш. и является самым южным в Коми, г. Воркута – самый северный и находится на 67° с.ш., за Полярным кругом. Относятся они и к разным климатическим зонам [4]. Значительные различия в основных климатических и природных факторах этих зон (низкие зимние температуры и резкие перепады температуры в разные сезоны года, атмосферное давление, продолжительность светового дня, ветровая нагрузка, электромагнитные волны) предъявляют специфические требования к работе гомеостатических механизмов функциональных систем организма человека.

Большой интерес представляют исследования воздействия природно-климатических факторов на организм детей и подростков, постоянно проживающих в Северных регионах и занимающихся спортом. На фоне выполнения систематических физических нагрузок происходит интенсификация дыхательного, хронотропного и сосудистого компонентов кардиореспираторной системы юных спортсменов, что в сочетании с адаптационными изменениями, связанными с проживанием в условиях Европейского и Крайнего Севера, делает значимым изучение функционирования систем дыхания и кровообращения.

Целью данного исследования является изучение реакции кардиореспираторной системы на интенсивную физическую нагрузку у юных спортсменов-тхэквондистов, проживающих и тренирующихся в условиях разных климатических зон Республики Коми в зимнее и весенне-летнее время.

Материал и методы

Проведено обследование функционального состояния кардиореспираторной системы мальчиков 9–12 лет, занимающихся тхэквондо, проживающих в г. Сыктывкаре, в весенне-летнее время (масса – 39,8±2,6 кг, длина тела – 149±4 см, n=22), в зимнее время (масса – 40,5±3 кг, длина тела – 147±4 см, n=22); и в г. Воркуте в весенне-летнее время (масса – 40,7±3,6 кг, длина тела – 146±3 см, n=18), в зимнее время (масса – 42,6±4кг, длина тела – 146±2,7см, n=22). Исследование кардиореспи-раторной системы проводили с использованием функциональной пробы с физической нагрузкой на велоэргометре (ФН) – спортсмены выполняли две нагрузки разной мощности продолжительностью 5 мин: первую (разминочную) рассчитывали из массы тела; вторую (субмаксимальную) – из прироста ЧСС в конце разминочной нагрузки для достижения пульса 150 уд/мин – тест PWC 150 [5].

До физической нагрузки, во время, и после нее измеряли ЧСС и артериальное давление (систолическое – САД, диастолическое – ДАД) при помощи тонометра OMRONiq-142 (OMRON, Япония), до и после нагрузочного воздействия оценивали функцию внешнего дыхания (портативным спирометром (Spirobank G, MIR, Италия). Определяли: жизненную емкость легких (ЖЕЛ), форсированную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ), максимальную вентиляцию легких (МВЛ), мгновенную объемную скорость на уровне мелких, средних и крупных бронхов (МОС25-75). Расчет должных величин ФВД (функция внешнего дыхания) проводили согласно рекомендациям Европейского пульмонологического общества (ERS, European Respiratory Society) по антропометрическим и возрастным данным обследованных юных спортсменов.

Использование критерия Шапиро-Уилка выявило, что результаты исследования подчиняются законам параметрического распределения, анализ внутригрупповых различий проводили по t-критерию для связанных выборок. Данные представлены в виде средней арифметической и стандартного отклонения (M±SD). Различия между выборками считали достоверными при p<0.05.

Результаты исследований

По антропометрическим показателям обследованные спортсмены, проживающие и тренирующиеся в г. Воркуте и г. Сыктывкаре, были практически сходны и статистически сравнимы. В зимнее время у тхэквондистов г. Воркуты ЧСС достоверно больше, чем у юных спортсменов г. Сыктывкара: в покое (85±3 уд/мин и 77±3 уд/мин, соответственно), на 4,5 мин разминочной нагрузки, на 1–4 мин субмаксимальной нагрузки в восстановительный период (рис.1).

В весенне-летнее время ЧСС у тхэквондистов г. Воркуты достоверно больше, чем у юных спортсменов г. Сыктывкара: в исходном состоянии, с первой по третью минуты разминочной нагрузки, на 1 мин субмаксимальной нагрузки и в первые минуты восстановительных периодов (рис.2).

В весенне-летний период САД достоверно выше у обследованных тхэквондистов г. Воркуты по сравнению со спортсменами г. Сыктывкара в покое, в период восстановления после обеих физических нагрузок. В зимнее время у юных тхэквондистов Крайнего Севера выявлено достоверное различие САД в период первого восстановления и на первой минуте после второй нагрузки (табл. 1).

В весенне-летний период у обследованных тхэквондистов из г. Воркуты ДАД достоверно выше по сравнению с тхэквондистами г. Сыктывкара в покое и с первой по третью минуты восстановительного периода после разминочной и субмаксимальной нагрузки (табл.2).

В зимний период у юных воркутинцев, по сравнению с сыктывкарцами, ДАД было статистически значимо больше только после выполнения субмаксимальной нагрузки (1-, 3-, 5-я минуты), а в покое и после разминочной ФН существенно не различалось (табл.2).

При исследовании функции внешнего дыхания выявлено, что в исходном состоянии в покое объемные абсолютные показатели дыхания (ЖЕЛ и ФЖЕЛ) у обследованных юных спортсменов г. Воркуты и г. Сыктывкара существенно не различаются. При этом относительные показатели, соотнесенные к должным величинам, характерным для веса, роста, возраста обследованных детей, у воркутинцев выше, чем у сыктывкарцев (табл.3).

В отношении скоростных показателей (МОС 25-75 , МВЛ) у сыктывкарцев и в покое, и после

Рис.1. Частота сердечных сокращений в покое, при выполнении физической нагрузки и в период восстановления у обследованных юных спортсменов г. Сыктывкара и г. Воркуты в зимнее время.

Примечание. * – статистически значимо между показателями ЧСС у спортсменов г. Сыктывкара и г. Воркуты.

Fig.1. Heart rate at rest, while performing physical exercise and during the recovery period in the examined young athletes of Syktyvkar and Vorkuta in winter period.

Note* - statistically significant between the heart rate parameters in athletes of Syktyvkar and Vorkuta.

Рис. 2. Частота сердечных сокращений в покое, при выполнении физической нагрузки и в период восстановления у обследованных юных спортсменов городов Сыктывкара и Воркуты в летнее время.

Примечание: * – статистически значимо между показателями ЧСС у спортсменов г. Сыктывкара и г. Воркуты.

Fig.2. Heart rate at rest, while performing physical exercise and during the recovery period in the examined young athletes of Syktyvkar and Vorkuta in summer period.

Note* - statistically significant between the heart rate parameters in athletes of Syktyvkar and Vorkuta.

проведения функциональной пробы с физической нагрузкой проходимость на уровне мелких, средних и крупных бронхов, максимальная вентиляция легких были незначительно ниже, чем у юных спортсменов более северных широт (табл.3). И у сыктывкарцев, и у воркутинцев после велоэргометрии самое значитель- ное изменение было у показателей МОС75, тогда как МОС50, МОС25 практически не изменились. У юных тхэквондистов г. Сыктывкара и г. Воркуты в зимнее время по сравнению с весенне-летним практически все исследованные показатели внешнего дыхания уменьшились незначимо.

Таблица 1

Систолическое артериальное давление у тхэквондистов 9–12 лет, проживающих на территории г. Сыктывкара и г. Воркуты, до и после физической нагрузки в весенне-летнее и зимнее время

Table 1

Systolic blood pressure in Taekwondo athletes aged 9-12 in the territory of Syktyvkar and Vorkuta, before and after physical exercise in spring-summer and winter periods

Показатель, мм. рт.ст.		г. Сыктывкар (n=22), весенне-летнее	г.Воркута (n=18), весенне-летнее	г.Сыктывкар (n=22), зимнее	г.Воркута (n=22), зимнее
Исходное состояние	В покое	100±4	115±3*	109±4	102±4*
Восстановление после разминочной ФН	1 мин.	109±5	121±3*	121±6	114±4*
	2 мин.	105±4	117±3*	115±5	110±3*
	3 мин.	99±8	115±4*	115±5	106±3*
Восстановление после субмаксимальной ФН	1 мин.	116±5	128±4*	127±6	118±4*
	2 мин.	109±4	120±3*	118±5	113±4
	3 мин.	105±3	117±3*	114±5	111±3
	4 мин.	102±4	115±3*	113±3	107±3
	5 мин.	100±4	107±5	109±4	107±3

Примечание: * – статистически значимо у спортсменов г. Воркуты по сравнению со спортсменами г. Сыктывкара.

Note: * – statistically significant in athletes of Vorkuta compared with athletes of Syktyvkar.

Таблица 2

Диастолическое артериальное давление у тхэквондистов 9–12 лет, проживающих на территории г. Сыктывкара и г. Воркуты, до и после физической нагрузки в весенне-летнее и зимнее время

Table 2

Diastolic blood pressure in Taekwondo athletes aged 9-12 living in the territory of Syktyvkar and Vorkuta, before and after physical exercise in spring-summer and winter periods

Показатель, мм.рт.ст.		г.Сыктывкар (n=22), весенне-летнее	г.Воркута (n=18), весенне-летнее	г.Сыктывкар (n=22), зимнее	г.Воркута (n=22), зимнее
Исходное состояние	В покое	69±4	77±4*	72±3	74±2
Восстановление после разминочной ФН	1 мин.	69±4	75±3*	76±4	79±3
	2 мин.	68±3	76±3*	73±3	79±2
	3 мин.	67±2	76±3*	72±3	79±3
Восстановление после субмаксимальной ФН	1 мин.	70±3	76±4*	74±3	82±4*
	2 мин.	67±2	74±3*	73±3	81±4
	3 мин.	67±2	75±3*	72±3	81±4*
	4 мин.	68±3	75±3	72±3	79±4
	5 мин.	67±3	73±3	70±3	78±3*

Примечание: * – статистически значимо у спортсменов г. Воркуты по сравнению со спортсменами г. Сыктывкара.

Note: * – statistically significantly in athletes of Vorkuta compared with athletes of Syktyvkar.

Обсуждение результатов исследований

Проведенное исследование реакции кардио-респираторной системы на физическую нагрузку субмаксимальной мощности в разные сезоны года у юных спортсменов, проживающих на разных широтах Республики Коми, позволило выявить более напряженную работу функциональной системы у тхэквондистов Крайнего Севера. Пик острой адаптации функциональных систем организма к зимнему периоду приходится на январь-февраль. Адаптация дыхательной системы к холодному воздуху происходит за счет увеличения глубины и урежения дыхания, сердечно-сосудистая система реагирует более неблагоприятно, отмечают повышение артериального давления, учащение ЧСС, ударный объем сердца снижается [6].

При мониторировании ЧСС и АД во время выполнения физических нагрузок оценивают прирост этих параметров и их восстановление: именно скорость возврата показателей к исходному состоянию характеризует работоспособность спортсмена

[5]. В летнее время у обследованных юных спортсменов г. Сыктывкара и г. Воркуты восстановление ЧСС после обеих нагрузок происходило в 3-минутный период отдыха и существенно не различалось у детей сравниваемых групп, тогда как зимой достоверные отличия ЧСС в период восстановления наблюдали после разминочной и субмаксимальной нагрузок, что может быть результатом более напряженной работы сердечно-сосудистой системы у юных жителей в тундровой зоне по сравнению со спортсменами, проживающими в таежной зоне Европейского Севера. Благоприятным показателем для спортсменов является практически неизменное или уменьшенное ДАД после выполнения интенсивной ФН (нормотонический тип реакции), что подтверждает о соответствии тренировочных нагрузок физиологическому состоянию [7]. У обследованных юных тхэквондистов изменение артериального давления соответствовало нормотонической реакции, что говорит о хорошей переносимости физической нагрузки.

Со стороны внешнего дыхания при физической нагрузке субмаксимальной мощности возрас-

Таблица 3

Показатели функции внешнего дыхания у тхэквондистов 9-12 лет, проживающих на территории г. Сыктывкара и г. Воркуты, до и после физической нагрузки в весенне-летнее и зимнее время

Table 3

The parameters of external respiration function in Taekwondo athletes aged 9-12 living in the territory of Syktyvkar and Vorkuta, before and after physical exercise in spring-summer and winter periods

Исходное состояние Показатель г.Сыктывкар (n=22), весенне-летнее г.Воркута (n=18), весенне-летнее г.Сыктывкар (n=22), зимнее г.Воркута n=22), зимнее Должная ЖЕЛ, л 2,8 2,4 2,5 2,5 Фактическая ЖЕЛ, л 2,5±0,2 2,5±0,2 2,5±0,2 2,5±0,2 Отношение к должному ЖЕЛ, % 91,1±4,2 101,8±4,5 101,8±4,5 101,8±4,5 Должная ФЖЕЛ, л 2,8 2,4 2,5 2,5 Фактическая ФЖЕЛ, л 2,4±0,2 2,1±0,2 2,1±0,2 2,1±0,2 Отношение к должному ФЖЕЛ % 86,0±5,1 87,0±4,6 87,6±4,4 87,6±4,6 Должная МВЛ, л/мин 89,7 80,2 80,2 82,1 Фактическая МВЛ, л/мин 76,0±6,0 74,4±7,0 74,4±7,4 67,1±7,1 Отношение к должному МВЛ, % 85,1±5,2 92,3±8,1 92,3±8,0 83,4±6,0 Должная МОС75, л 1,6 1,6 1,5 1,5 Фактическая МОС75, л 1,7±0,2 1,7±0,3 1,8±0,2 1,6±0,2 МОС75 % 108,1±9,1 94,9±9,4 112,0±10,1 108,2±8,4 Должная МОС50, л 3,2 3,1 3,0 2,9 Фактическая МОС50, л 2,8±0,2 2,7±0,2 2,9±0,2 2,8±0,2 МОС50 % 93,0±6,8 83,3±6 93,33±9 8,5±9,0 Должная МОС25, л 4,97 4,9 4,6 4,6 Фактическая МОС25, л 3,8±0,2 3,5±0,2 3,8 3,6±0,3 МОС25 % 79,3±6,1 79,0±7,1 83,9±7 76,9±5,7 После теста PWC150 Должная ЖЕЛ, л 2,8±0,1 2,4±0,2 2,5±0,3 2,5±0,2 Фактическая ЖЕЛ, л 2,5±0,2 2,5±0,2 2,5±0,2 2,5±0,2 Отношение к должному ЖЕЛ % 92,2±4 101,8±4,5 98,3±6,2 101,8±4,5 Должная ФЖЕЛ, л 2,8±0,1 2,4±0,2 2,5±0,3 2,5±0,2 Фактическая ФЖЕЛ, л 2,4±0,2 2,1±0,2 2,3±0,2 2,3±0,3 Отношение к должному ФЖЕЛ, % 86,4±5 87,6±4,6 86,6±5,6 87,6±4,6 Должная МВЛ, л/мин 89,7 80,2 80,2 84,6 Фактическая МВЛ, л/мин 75,2±6,0 74,4±7,4 76,9±6,7 72,2±4,8 Отношение к должному МВЛ, % 84,1 92,3 94,6±7,6 92,4±8,1 Должная МОС75, л 1,64 1,65 1,5 1,5 Фактическая МОС75, л 1,7±0,1 1,7±0,2 1,9±0,2 1,6±0,1 МОС75 % 110,5±9 100,6±11 120,2±11 110,5±9 Должная МОС50, л 3,15 3,14 3,0 3,0 Фактическая МОС50, л 2,7±0,2 2,7±0,2 2,9±0,2 2,8±0,2 МОС50 % 94,2±7 87,5±6 97,0±6 94,1±7 Должная МОС25, л 5,0 4,9 4,6 4,6 Фактическая МОС25, л 3,6±0,2 3,7±0,4 3,6±0,4 3,5±0,3 МОС25 % 77,1±7 69±5 79,2±6 77,0±7 тает минутный объем за счет увеличения глубины и частоты дыхательных движений, увеличиваются жизненный объем легких и максимальная вентиляция, что является физиологически нормальной реакцией на работу. Снижение этих показателей при ФН свидетельствует о дезадаптированности спортсменов к нагрузкам [8]. Согласно данным, представленным для практически здоровых детей данной возрастной группы [9], показатели ФВД у обследованных тхэквондистов г. Сыктывкара и г. Воркуты в исходном состоянии соответствовали физиологической норме.

Показатели ФВД, измеренные сразу после прекращения ФН в весенне-летнее время, у спортсменов г. Воркуты и г. Сыктывкара были незначительно больше исходных в покое или практически не изменились, что свидетельствует о хорошей переносимости физической нагрузки юными тхэквондистами. Эффективность деятельности респираторной системы определяется проходимостью воз- духоносных путей. Она зависит от эластичности дыхательных путей различного калибра [10]. В зимнее время проходимость воздухоносных путей снижена, что связано с контактом с холодным воздухом и рефлекторным сужением бронхов для уменьшения теплопотерь. У жителей Крайнего Севера это явление выражено сильнее по сравнению с жителями более южных широт [6,11]. Провокация физической нагрузкой в зимнее время показала большую спазмированность воздухоносных путей у юных воркутинцев – незначительное увеличение проходимости на уровне средних и крупных бронхов у обследованных из обеих групп спортсменов после велоэргометрии дополнялось уменьшением проходимости на уровне мелких бронхов у тхэквондистов Крайнего Севера. Абсолютные показатели МВЛ после ФН летом и зимой незначительно снизились и у воркутинцев, и у сыктывкарцев, причем в большей степени у детей Крайнего Севера. У сыктывкарских спортсменов должный относительный показатель зимой вырос, у воркутинских тхэквондистов – снизился. Это может свидетельствовать об обструктивных изменениях воздухоносных путей вследствие более выраженной реакции на холодный воздух у жителей Крайнего Севера.

Выводы

Сложные климатогеографические условия оказывают заметное влияние на сердечно-сосудистую систему юных тхэквондистов, постоянно проживающих и тренирующихся на разных широтах Республики Коми. Исследование ЧСС после выполнения разминочной и субмаксимальной физической нагрузки на велоэргометре выявило более медленное восстановление функционального состояния к исходному в покое у юных спортсменов Крайнего Севера по сравнению с тхэквондистами Европейского Севера. Отмечено более выраженное изменение проходимости воздухоносных путей у юных тхэквондистов г. Воркуты по сравнению со спортсменами г. Сыктывкара в ответ на физическую нагрузку в весеннее-летний и зимний периоды. Суровые зимние условия проживания оказывают дополнительное отрицательное влияние на организм юных тхэквондистов, постоянно проживающих в г.Воркуте, а за короткую полярную весну и лето здоровье детей, проживающих за Полярным кругом, полностью не восстанавливается.

Работа выполнена при финансовой поддержке комплексной программы Уральского отделения РАН № 15-3-4-40.