Кардиореспираторные реакции на гипоксию и гиперкапнию у пловцов
Автор: Диверт Виктор Эвальдович, Комлягина Тамара Григорьевна, Красникова Надежда Васильевна, Мартынов Александр Брониславович, Тимофеев Сергей Игоревич, Кривощеков Сергей Георгиевич
Журнал: Science for Education Today @sciforedu
Рубрика: Биология и медицина
Статья в выпуске: 5 (39), 2017 года.
Бесплатный доступ
Проблема и цель. Физиологические механизмы взаимодействия системы внешнего дыхания и сердечно-сосудистой системы при выполнении функции газообмена организма человека с участием хеморецепторов остаются недостаточно изученными. При этом можно полагать, что регулярные занятия конкретными видами спорта формируют специфические хемореактивные свойства кардиореспираторной системы. Целью работы было изучение хемореактивных свойств кардиореспираторной системы, а также росто-весовых данных и газообмена у пловцов разной спортивной квалификации. Методология. Обследованы две группы пловцов: высокой (9 человек, к. м. с., м. с. и м. с. междунар. кл.) и низкой (10 человек, 1-3 разряд) спортивной квалификации. Реакции кардиореспираторной системы исследовались в состоянии покоя на изменения состава ингаляционной газовой смеси в гиперкапническом и гипоксическом тестах. Результаты. Показано, что пловцы высокой квалификации имеют более строгие соотношения между ростом и весом тела, пониженные уровни газообмена и легочной вентиляции. Отмечено, что длительные интенсивные занятия плаванием, сопряженные с волевым управлением внешнего дыхания, могут приводить к повышению диастолического артериального давления. Пловцов отличает способность поддерживать уровень оксигенации гемоглобина крови на более высоком уровне в условиях гипоксии, где у высококлассных спортсменов ответные реакции сердечной мышцы снижаются. Заключение. В реакциях кардиореспираторной системы на изменения газового состава крови присутствует механизм реципрокного дополняющего взаимодействия ответных реакций отдельных ее звеньев: внешнего дыхания и сердца. При этом суммарная хемореактивность кардиореспираторной системы может изменяться в зависимости от вида спортивной тренировки, в частности, снижается при занятиях плаванием.
Спортивное плавание, тренированность, кардиореспираторная система, газообмен, хеморецепция, гиперкапнический тест, гипоксический тест
Короткий адрес: https://sciup.org/147137844
IDR: 147137844 | УДК: 612.285-897+797.212 | DOI: 10.15293/2226-3365.1705.14
Cardiorespiratory responses of swimmers to hypoxia and hypercapnia
Introduction. Physiological mechanisms of respiratory and cardiovascular systems interaction of a humans body gas exchange function with participation of chemoreceptors have been insufficiently studied. Herewith, the authors suppose that regular specific practice in certain kinds of sport forms definite chemoreactive properties of the cardiorespiratory system. The aim of the work was to study the chemoreactive characteristics of the cardiorespiratory system, height-weight data, and gas exchange values in swimmers of different sports qualification. Materials and Methods. Two groups of swimmers were examined: 9 athletes of a high rank (Candidate for Master of Sports, Master of Sport and Master of Sports, International Class) and 10 athletes of low rank (First, Second and Third-class Sportsmen). The cardiorespiratory system response to inhalation of gas mixture changes in hypercapnic and hypoxic tests were investigated during rest. Results. It is shown that highly qualified swimmers have stronger interrelations between body height and weight, and lower levels of gas exchange and lung ventilation. The continuous intensive swimming training, connected with volitional breathing control, can lead to elevation of diastolic arterial pressure. Swimmers are characterized by the ability to sustain the blood hemoglobin oxygenation at higher level in hypoxia, when the heart rate responses decrease in high quality swimmers. Conclusions. There is a reciprocal supplementing interaction mechanism of separate cardiorespiratory parts (respiration and heart) responses to changes of blood gas composition. Herewith, total chemoreactivity of cardiorespiratory system can vary with the kind of sports training, particularly decrease in swimming training. Keywords
Список литературы Кардиореспираторные реакции на гипоксию и гиперкапнию у пловцов
- Ванюшин Ю. С., Хайруллин Р. Р. Кардиореспираторная система как индикатор функционального состояния организма спортсменов//Теория и практика физической культуры. -2015. -№ 7. -С. 11-14.
- Диверт В. Э., Кривощеков С. Г. Кардиореспираторные реакции при нарастающей нормобарической гипоксии у здорового человека//Физиология человека. -2013. -Т. 39 №4. С. 82-92 DOI: 10.7868/S0131164613030065
- Диверт В. Э., Кривощеков С. Г., Водяницкий С. Н. Индивидуально-типологическая оценка реакций кардиореспираторной системы на гипоксию и гиперкапнию у здоровых молодых мужчин//Физиология человека. -2015. -Т. 41 №2) -С. 64-73 DOI: 10.7868/S0131164615020058
- Ainslie P. N., Duffin J. Integration of cerebrovascular CO2 reactivity and chemoreflex control of breathing: Mechanisms of regulation, measurement, and interpretation//American Journal of Physiology: Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. -2009. -Vol. 296 (5). -P. R1473-R1495 DOI: 10.1152/ajpregu.91008.2008
- Costa M. J., Balasekaran G., Vilas-Boas J. P., Barbosa T. M. Physiological adaptations to training in competitive swimming: a systematic review//Journal of Human Kinetics. -2015. -Vol. 49 (1). -P. 179-194 DOI: 10.1515/hukin-2015-0120
- Erlichman J. S., Leiter J. C., Gourine A. V. ATP, glia and central respiratory control//Respiratory Physiology and Neurobiology. -2010. -Vol. 173 (3). -P. 305-311 DOI: 10.1016/j.resp.2010.06.009
- Forster H. V., Martino P., Hodges M., Krause K., Bonis J., Davis S., Pan L. The carotid chemoreceptors are a major determinant of ventilatory CO2 sensitivity, and PaCO2 during eupneic breathing//Advances in Experimental Medicine and Biology. -2008. -Vol. 605. -P. 322-326 DOI: 10.1007/978-0-387-73693-8_56
- Forster H. V., Smith C. A. Contributions of central and peripheral chemoreceptors to the ventilatory response to CO2/H+//Journal of Applied Physiology. -2010. -Vol. 108 (4). -P. 989-994 DOI: 10.1152/japplphysiol.01059.2009
- Guyenet P. G. Regulation of breathing and autonomic outflows by chemoreceptors//Comprehensive Physiology. -2014. -Vol. 4. -P. 1511-1562 DOI: 10.1002/cphy.c140004
- Guyenet P. G., Bayliss D. A. Neural control of breathing and CO2 homeostasis//Neuron. -2015. -Vol. 87 (5). -P. 946-961 DOI: 10.1016/j.neuron.2015.08.001
- Guyenet P. G., Stornetta R. L., Abbott S. B., Depuy S. D., Fortuna M. G., Kanbar R. Central CO2-chemoreception and integrated neural mechanisms of cardiovascular and respiratory control//Journal of Applied Physiology. -2010. -Vol. 108 (4). -P. 995-1002 DOI: 10.1152/japplphysiol.00712.2009
- Huckstepp R. T. R., Dale N. Redefining the components of central CO2 chemosensitivity -towards a better understanding of mechanism//Journal of Physiology. -2011. -Vol. 589 (23). -P. 5561-5579 DOI: 10.1113/jphysiol.2011.214759
- Iturriaga R., Del Rio R., Idiaquez J., Somers V. K. Carotid body chemoreceptors, sympathetic neural activation, and cardiometabolic disease//Biological Research. -2016. -Vol. 49. -P. 13 DOI: 10.1186/s40659-016-0073-8
- Kumar P., Prabhakar N. R. Peripheral chemoreceptors: function and plasticity of the carotid body//Comprehensive Physiology. -2012. -Vol. 2. -P. 141-219 DOI: 10.1002/cphy.c100069
- Molkov Y. I., Zoccal D. B., Baekey D. M., Abdala A. P., Machado B. H., Dick T. E., Paton J. F., Rybak I. A. Chapter 1 -Physiological and pathophysiological interactions between the respiratory central pattern generator and the sympathetic nervous system//Progress in Brain Research. -2014. -Vol. 212. -P. 1-23 DOI: 10.1016/B978-0-444-63488-7.00001-X
- Prabhakar N. R. Carotid body chemoreflex: a driver of autonomic abnormalities in sleep apnoea//Experimental Physiology. -2016. -Vol. 101 (8). -P. 975-985 DOI: 10.1113/EP085624
- Read D. J. C. A clinical method for assessing the ventilatory response to carbon dioxide//Australasian Annals of Medicine. -1967. -Vol. 16 (1). -P. 20-32. PM ID: 6032026. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/6032026
- Shoemaker J. K., Vovk A., Cunningham D. A. Peripheral chemoreceptor contributions to sympathetic and cardiovascular responses during hypercapnia//Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. -2002. -Vol. 80 (12). -P. 1136-1144. PM ID: 12564639. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12564639
- Steinback C. D., Salzer D., Medeiros P. J. Kowalchuk J., Shoemaker J. K. Hypercapnic vs. hypoxic control of cardiovascular, cardiovagal and sympathetic function//American Journal of Physiology: Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. -2009. -Vol. 296 (2). -P. R402-R410 DOI: 10.1152/ajpregu.90772.2008
- Teppema L. J., Dahan A. The ventilatory response to hypoxia in mammals: Mechanisms, measurement, and analysis//Physiological Reviews. -2010. -Vol. 90 (2). -P. 675-754 DOI: 10.1152/physrev.00012.2009
- Urfy M. Z., Suarez J. I. Chapter 17 -Breathing and the nervous system//Handbook of Clinical Neurology. -2014. -Vol. 119. -P. 241-250 DOI: 10.1016/B978-0-7020-4086-3.00017-5
- Wilson R. J., Teppema L. J. Integration of central and peripheral respiratory chemoreflexes//Comprehensive Physiology. -2016. -Vol. 6. -P. 1005-1041 DOI: 10.1002/cphy.c140040
- Zannin E., Pellegrino R., Di Toro A., Antonelli A., Dellaca R. L., Bernardi L. Parasympathetic Stimuli on Bronchial and Cardiovascular Systems in Humans//PLoS One. -2015. -Vol. 10 (6). -P. e0127697 DOI: 10.1371/journal.pone.0127697
- Zoccal D. B. Peripheral chemoreceptors and cardiorespiratory coupling: a link to sympatho-exitation//Experimental physiology. -2015. -Vol. 100 (2). -P. 143-148 DOI: 10.1113/expphysiol.2014.079558
- Колчинская А. З. Кислород. Физическое состояние. Работоспособность. -Киев: Наукова думка, 1991. -205 с