Механизмы функционального состояния представителей анаэробных и аэробных видов спорта в условиях сезонной динамики факторов внешней среды

Введение. Как известно, организм спортсменов подвержен действию множества разнообразных факторов, связанных как с условиями спортивной деятельности [2, 8, 10, 12], так и с общими условиями их жизнедеятельности [3, 5, 9, 14]. По современным представлениям системный ответ организма на совокупность факторов и условий среды, обеспечивающий его адекватность требованиям деятельности зависит от его функционального состояния (ФС). Основу ФС организма обеспечивает интеграция процессов разного уровня (биофизического, биохимического, физиологического, психического, поведенческого), реализуемая посредством регуляторных механизмов [1, 6, 7, 11].

В процессе спортивной подготовки осуществляется взаимное действие на организм факторов спортивной деятельности и условий жизни. При этом количество вариантов взаимодействий значительно превосходит число самих факторов. С целью определения сокращенной системы значимых факторов в пространстве регистрируемых переменных применяется факторный анализ. Этот метод позволяет выделить факторы, обеспечивающие основную долю дисперсии наблюдаемых переменных, и их вращение с целью оптимизации интерпретации соответственно терминологии изучаемых переменных [13].

Цель данного исследования состояла в выявлении значимых факторов, обеспечивающих функциональное состояние спортсменов в изменяющихся условиях внешней среды, и их содержательная интерпретация.

Методика исследования. Представленный массив данных содержит результаты семилетних наблюдений в разные сезоны года (зима, весна, лето, осень) показателей ФС организма спортсменов с преимущественно анаэробным (борьба) или аэробным (лыжные гонки) механизмом энергообеспечения физической работоспособности. При этом период максимума психической напряженности в связи с участием лыжников в соревнованиях приходится на зимний сезон, а у борцов - на летний. Факторный анализ был проведен на основе 603 наблюдений 195 переменных, включая физиологические, биохимические и иммунологические показатели состояния организма спортсменов, параметры светового дня, уровень квалификации, период подготовки.

Параметры системы внешнего дыхания определяли методом спирографии на аппарате «Метатест-1» [Бирюков Д.А., 1966]. Исследование сердечно-сосудистой системы осуществляли методом биоймпедансной реографии [Астахов А.А., 1988] и механокардиографии [Савицкий Н.Н., 1974]. Измерение максимального потребления кислорода (МПК) осуществляли прямым методом на аппарате «Спиролит-2» по стандартной методике при ступенчато-нарастающей нагрузке на велоэргометре [Astrand P.O., Rodahl К., 1980].

Изучение показателей периферической крови включало стандартные методы клинико-гематологического исследования [Тодоров Й., 1969] с определением концентрации гемоглобина (Гб); количества эритроцитов (Эр) и гематокрита (Гк); содержания и количества ретикулоцитов (Рц%,); среднего объема эритроцита (ОбъемЭр) и концентрации в нем гемоглобина (Гбконц); содержание Гб в эритроците (ГбЭр); цветовой показатель (ЦП). Измерение электрофоретической подвижности эритроцитов (ЭФП) осуществляли по методике [Харамоненко С.С., Ракитянская А.А., 1974; Кози-нецГ.И. и др., 1986].

Количество лейкоцитов (Лц) и лейкоцитарную формулу определяли по общепринятой методике, дополнительно рассчитывая лейкоцитарный индекс интоксикации (ЛИИ) Кальф-Калифа Я.Я. в модификации [Амбарцумян Р.Г., Бекбергенов Б.М., 1986]. Исследование фагоцитарной и лизосомальной активности моноцитов и нейтрофилов осуществляли по методу Фрейдлин И.С. в модификации [Эберт Л.Я. и соавт., 1983]. Состояние внутриклеточного кислородзависимого метаболизма фагоцитов оценивали с помощью НСТ-теста [Park В.Н., Fikring S.M, 1968]. Определение уровня спонтанной и индуцированной хемилюминесценции (СХЛ, ИХЛ) нейтрофилов проводили по методике [Зурочка А.В. и соавт., 1989]. Концентрацию иммуноглобулинов в сыворотке крови определяли методом радиальной иммунодиффузии в геле по Mancini G. в модификации [Тихомиров А.А., 1977]. Методом иммуноферментного анализа (ИФА) оп- ределяли содержание интерлейкина-1а (ИЛ-1а), интерлейкина-13 (ИЛ-13), интерлейкина-4 (ИЛ-4), у-интерферона (у-ИФ).

Биохимический раздел исследования включал определение содержания адреналина (Адр), кортизола (К), тиреотропина (ТТГ), трийодтиронина (ТЗ) и тироксина (Т4) в сыворотке крови методом ИФА, молекулярных продуктов перекисного окисления липидов и «средних молекул» (СМ) по методике [Волчегорский И.А. и соавт., 1989; 1993], общей активности креатинфосфокиназы (КФК) посредством стандартных наборов реактивов La Chema (Чехия) в гепаринизированной плазме крови. Окисляемость липидов (ОЛ) в изопропа-нольной фракции плазмы крови по методу [Львовской Е.И., 1988].

Обработка результатов проводилась на ПЭВМ с использованием стандартных программ для Windows: Excel 7.0, Statistica, SPSS 13.0. Для уменьшения пространства исходных признаков, определяющих особенности функционального состояния организма спортсменов, был проведен факторный анализ. Факторные нагрузки (кп) считали значимыми при их величине > 0,60 (Р < 0,05). В тех случаях, когда фактор содержал переменные с низким коэффициентом влияния, считали, что достоверное влияние оказывает совокупность составляющих показателей [4, 13].

Результаты исследования и их обсуждение. Предварительно, с помощью метода «каменистой осыпи» [4] установили, что в каждой исследуемой выборке совокупность первых 17-ти выделенных компонент характеризует 60 % суммарной дисперсии исследуемых переменных. Результаты факторного анализа показателей ФС спортсменов представлены в табл. 1 и 2.

Условные обозначения: ДЦ - длительность дня; ДН - соотношение длительности дня и ночи; СДД -первая производная длительности дня; УДД - вторая производная длительности дня; СДД/ДД -процентное изменение первой производной; УДД/СДД - процентное изменение второй производной; СДД/ДН - отношение первой производной к соотношению «день/ночь»; ПСП - период спортивной подготовки; 8тела - площадь поверхности тела; 80ТН - относительная величина площади тела (м2/кг); ИК - индекс Кетле; ИХ - индекс Хирате; ДО - дыхательный объем; РОВД - резервный объем вдоха; РОВЬ1Д - резервный объем выдоха; ЖЕЛ - жизненная емкость легких; ФЖЕЛ - форсированная жизненная емкость легких; дЖЕЛ -должные возрастные значения жизненной емкости легких; ЧСС - частота сердечных сокращений; МинД - минимальное артериальное давление; СрД -среднее динамическое давление; Бс - боковое систолическое давление; Кс - конечное систолическое артериальное давление; ПД - пульсовое давление; СОК - систолический объем крови; МОК -минутный объем крови; ССИ - систолический индекс; СИ - сердечный индекс; ИНМ - индекс на пряжения миокарда; ИФС - индекс функционального состояния; ПЭК - показатель эффективности кровообращения; ВИК - вегетативный индекс Кердо; ЛСДК - линейная скорость движения крови; ОСВК - объемная скорость выброса крови; ОПСС - общее периферическое сопротивление сосудов; УПСС - удельное периферическое сопротивление; МУм - модуль упругости сосудов мышечного типа; МУэ - модуль упругости сосудов эластического типа; ОЦК - объем циркулирующей крови; ОЦПл - объем циркулирующей плазмы; ОЦЭр - объем циркулирующих эритроцитов; Нф %, Мн %, Лф % и Нф, Мн, Лф - содержание и количество нейтрофилов, моноцитов и лимфоцитов в периферической крови, соответственно; cd3, cd4, ... и CD3, CD4, ... - содержание и количество соответствующих фенотипов лимфоцитов; АФН %, АФН - процентное содержание и количество способных к фагоцитозу Нф; АФМ %, АФМ - содержание и количество способных к фагоцитозу Мн; ИФН, ИФМ - интенсивность фагоцитоза Нф и Мн; ФЧН, ФЧМ - фагоцитарное число Нф и Мн; АПФН, АПФМ - абсолютный показатель фагоцитоза Нф и Мн, соответственно; ЛАН, ЛАМ - интенсивность лизосомальной активности Нф и Мн; АПЛАН, АПЛАМ - уровень лизосомальной активности Нф и Мн с учетом количества циркулирующих клеток; сНСТ %, сНСТ - содержание и количество Нф периферической крови при спонтанном окислении нитросинего тетразолия; иНСТ %, иНСТ - содержание и количество позитивных Нф при индуцированном окислении нитросинего тетразолия; ИсНСТ, ИиНСТ - интенсивность окисления Нф нитросинего тетразолия в спонтанном и индуцированном тесте; НСТМн %, НСТМн - содержание и количество НСТ-позитивных моноцитов периферической крови; ЦИК - величина циркулирующих иммунных комплексов; СН50, cl, с2, сЗ, с4, с5 - концентрация комплемента и его фрагментов в плазме крови; IgA, IgG, IgM - содержание иммуноглобулинов класса A, G, М в сыворотке крови.

Как видно из табл. 1, у борцов первую группу признаков (фактор 1) составляют показатели содержания CD-лимфоцитов и комплемента. Вклад фактора в общую дисперсию после Варимакс вращения с нормализацией Кайзера составляет 8,4%. Состав переменных, интегрированных данным фактором, является однородным и включает показатели абсолютного содержания различных субпопуляций лимфоцитов. Аналогичная группа переменны лыжников-гонщиков (табл. 2) составляет второй по величине вклада в общую дисперсию компонент с суммарной дисперсией фактора 5,53 %.

Доминирующие позиции в составе данных факторов в исследуемых выборках занимают разные переменные: у борцов - количество CD8 и CD20 лимфоцитов, а у лыжников - CD34 и CD95. Кроме того, в состав фактора помимо количества

Таблица 1

Факторы функционального состояния организма борцов

Факторы (компоненты)

Состав компонент, ранжированный по уровню факторной нагрузки

Суммарная дисперсия фактора, %

1

2

3

4

5

6

7

8

9

ю

II

12

13

14

I

aCD8

aCD20

аСОЗ

aCDllb

aCD56

aCD4

aCD!6

aCD25

aCDlO

аСрньА

cd8

cd20

aCD34

-СН50

8,40

II

PO.VS™

РО„/ИК

РО„/$,=.„

РОМ

РО„/Вес

ЖЕЛ/So™

ЖЕЛ/ИК

ЖЕЛ/3„да

ЖЕЛ/дЖЕЛ

ЖЕЛ/Вес

ЖЕЛ

5,43

ш

РО /S

РО.цУИК

Р0,ь|д/5тсда

РОвыд/Вес

РО.„Д /ЖЕЛ

РОвьи

РО,Ю /ФЖЕЛ

- РО.Д/РО,ЬЦ

РОвД /ЖЕЛ

5,26

IV

Д0/51СДа

ДО/5„„

ДО/ИК

ДО/ЖЕЛ

ДО/Вес

до ■ /ФЖЕЛ

до .

ДО/РО.„

до/рОвл

4,98

V

ТТГ

Аар

‘ ИЛ-4

cd25

-К

-сЗ

ИЛ-let

cdllb

с2

ПСП

ЭФП

4,76

VI

лсдк

ССИ

сок

ОСВК

СИ

МОК

- опсс

пд

ВИК

4,71

VII

Вес/Рост

BCC/ST(*;1a

Вес

ИК

оцк

Рост

Stc.hi

ОЦЭр

ОЦПл

- их

4,51

VIII

ИФН

АФН.%

АПФН

ИФМ

ФЧН

АФМ.%

АФН

ФЧМ

С М оих рст

3,29

IX

Нф,%

-Лф/Нф

-Лф,%

Нф

-Лф

ЛИИ

АПЛ АН

3,11

X

’ УДД

ДД

ДН

удд/едд

cdui А

IgM

IgG

2,87

XI

ФЖЕЛ /ЖЕЛ

ФЖЕЛ

ФЖЕЛ /50Т/

ФЖЕЛ /ИК

ФЖЕЛ /Вес

ФЖЕЛ

~ РОвд /ФЖЕЛ

2,33

XII

иНСТ%

иНСТ

ИиНСТ

ЦИК

2,23

XIII

-едд/дн

-СДД/ДД

-сдд

ЛАН

IgG

2,17

XIV

СрД

УПСС

Бе

Кс

МинД

Г к

2,09

XV

Мн,%

Мн

АФМ

АПФМ

АПЛАМ

НСТМ

1,98

XVI

Гбэр

ЦП

Объемэр

Эр

1,81

XVII

-иНСТ% /сНСТ%

-ИиНСТ /ИсНСТ

ИсНСТ

1,57

Серия «Образование, здравоохранение, физическая культура», выпуск 10

Факторы функционального состояния организма лыжников-гонщиков

Таблица 2

Фака оры (компо-ненты)

Состав компонент, ранжированный по уровню факторной нагрузки

Дисперсия фактора, %

I

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

I

РО„, /So-IH

РОМ /ИК

РО„ /sTaa

РОкд /Вес

РО„

ЖЕЛ /5„,„

ЖЕЛ /5ТО1»

ЖЕЛ /ИК

ЖЕЛ /Вес

ЖЕЛ /дЖЕЛ

ЖЕЛ

ФЖЕЛ

ФЖЕЛ /5гсча

РО,,, /ФЖЕЛ

ФЖЕЛ /ИК

ФЖЕЛ /Вес

ФЖЕЛ

6.54

fl

aCD34

aCD95

aCD25

aCD8

аСО56

aCDlO

aCD4

аСО,|м

aCDllb

cd34

cd95

aCD20

aCDI6

аСРЗ

cdin^

5,53

III

-сдд

сдд/д д

сдд/д н

с5

Т4

сЗ

с2

сезон

cl

IgA

cd56

cd20

ИЛ-4

1еМ

пт

ЦИК

КФК

5.51

IV

-PO.V РО.....л

РО„И

ро„л /So,,,

РО,„„ /ЖЕЛ

РОИМЛ /Вес

РОИ,„;, /ФЖЕЛ

ЮМЛд /ИК

РО„Л

- РО,™ /ЖЕЛ

4,99 ,

V

-дн

-дд

-Адр

УДД

псп

УДД /сдд

-СН50

ИЛ-15

ИЛ-1а

cd25

с4

US

тз

4.83

VI

сок

сси

лсдк

освк

мок

СИ

-опсс

пд

ВИК

-МинД

МУэ

МУм

4,59

VII

ДО /s„„

до

ДО/5,„

до/ик

ДО/Вес

ДО /ФЖЕЛ

ДО /ЖЕЛ

до /РО„

ДО /РО„М

4,59

VIII

Вес

оцк

Вес /Рост

Вес /Sron

ОЦПл

Рост

ОЦЭр

3,72

IX

ИФН

АФН,%

АФМ, %

ИФМ

АПФН

АПФМ

АФН

ФЧН

ФЧМ

3.10

X

Нф,%

-Лф,%

-Лф/Нф

-Лф

Нф

ЛИИ

2,79

XI

ФЖЕЛ /ЖЕЛ

ФЖЕЛ /5„,

ФЖЕЛ /8гаа

ФЖЕЛ /ИК

ФЖЕЛ /Вес

ФЖЕЛ

-РО„ /ФЖЕЛ

2.00

XII

гд*

ЦП

Объем)

-Эр

1.95

XIII

СрД

Бс

УПСС

Кс

1,91

XIV

Мн,%

Мн

АФМ, % .

1,89

XV

иНСТ%

ИиНСТ

иНСТ

1,88

XVI

иНСТ% /сНСТ %

ИсНСТ

ИиНСТ /ИсНСТ

1,77

XVII

чсс

-ПЭК

ИНМ

ИФС

1,64

Колупаев В.А., Долгушин И.И.,                         Механизмы функционального состояния

Сашенков С.Л., Борисова Л.С.__представителей анаэробных и аэробных видов...

Интегративная физиология

Лф данных фенотипов входят показатели их процентного содержания. Это обстоятельство, на наш взгляд, является подтверждением значимой роли этих фенотипов Лф для обеспечения ФС борцов и лыжников.

У борцов вторым фактором по уровню суммарной дисперсии (5,43 %) является группа переменных, включающая параметры резервного объема вдоха (РОВД) и ЖЕЛ. У лыжников-гонщиков аналогичный фактор занимает первое место по величине суммарной дисперсии (6,54 %) и помимо отмеченных переменных включает показатели форсированной ЖЕЛ. В целом можно отметить, что практически каждому фактору, выделенному в группе борцов, можно сопоставить соответствующий фактор в группе лыжников, соответственно: 1 и 2, 2 и 1, 3 и 4, 4 и 7, 6 и 6, 7 и 8 и т.д.

Особое место среди главных компонент в группе борцов занимает 5-й фактор (суммарная дисперсия 4,76 %), объединяющий показатели содержания гормонов и медиаторов (ТТГ, А, ИЛ-4, К, сЗ), а также содержания СО25-лимфоцитов. У лыжников идентичный фактор не выявлен, однако у них эти переменные вошли в состав 3-го и 5-го компонентов (с дисперсией 5,51 и 4,83 %). Доминирующие позиции в них занимают параметры светового дня. Причем 3-й фактор у лыжников формируют показатели первой производной длительности суток, а 5-й - длительности дня и его второй производной.

У борцов параметры светового дня также обусловливают формирование факторов. Однако у них эти факторы занимают 10 и 13 позиции по величине суммарной дисперсии (2,87 и 2,17%). Кроме того, у них в отличие от лыжников, преимуществом обладает фактор, объединяющий параметры второй производной светового дня и его длительности. Эти обстоятельства, на наш взгляд, свидетельствуют не только о значимости характеристик светового дня для состояния организма спортсменов, но и о разной роли отдельных параметров солнечных суток в обеспечении ФС борцов и лыжников.

Необходимо отметить, что у борцов и лыжников-гонщиков состав факторов морфометрии (7 и 8 факторы), кровообращения (6, 14 и 6, 13), крови (16 и 12), лейкограммы (9 и 10), моноцитов (15 и 14), фагоцитоза (8 и 9), НСТ-активности (12, 17 и 15, 16 факторы - соответственно) во многом идентичны по составу. Это может свидетельствовать о том, что при рассмотрении совокупности физиологических показателей спортсменов без учета сезона года и периода спортивной подготовки механизмы обеспечения функционального состояния борцов и лыжников имеют много общего. Поэтому далее мы провели факторный анализ в исследуемых группах по сезонам года.

Результаты факторного анализа у борцов и лыжников по сезонам года свидетельствуют о том, что состав большинства обозначенных выше гомо генных факторов существенно не изменяется. Наряду с этим гетерогенные по составу факторы в динамике годового цикла отличаются выраженной вариативностью составляющих компонентов и структуры. Кроме того, в зависимости от сезона года и периода спортивной подготовки изменяется иерархия главных компонент, ранжированных по величине суммарной дисперсии.

Так у борцов в весенне-летний период, на который приходится период основных состязаний, ведущие позиции среди главных компонент (табл. 1) занимают факторы количества CD-лимфоцитов (I), гуморальных веществ (V), поглотительной способности фагоцитов (VIII), НСТ-активности Нф (XII) и состояния эритроцитов (XVI). В осеннезимний период высокие позиции по уровню суммарной дисперсии занимают факторы РОВД (II), ДО (IV) и показателей гемодинамики (VI). Кроме того, ряд факторов характеризуется стабильным положением во все исследуемые сезоны. К ним относятся: фактор РОВЫД (III), морфологических показателей (VII) и лейкограммы (IX).

У лыжников в зимний сезон, сопряженный с участием в состязаниях, отмечается повышение роли факторов РОВЫД, гемодинамики, ДО, лейкограммы, форсированной ЖЕЛ и показателей функционирования миокарда. В весенний и летний сезоны у лыжников доминируют факторы РОВД и ЖЕЛ, РОВЫД, ДО и индуцированного НСТ-теста. В осенний сезон высокий вклад в суммарную дисперсию вносят занимающие первые пять позиций факторы гемодинамики, РОВЫД, количества CD-лимфоцитов, РОВД и ДО. В целом для лыжников-гонщиков характерны стабильно высокие позиции во все сезоны года факторов РОВЫД (1-2 места), гемодинамики (1-3 места), количества CD-лимфоцитов (3-4 места) и морфометрических показателей (6-8 места).

Заключение. Результаты факторного анализа свидетельствуют о том, что, несмотря на различия условий состязаний, спортивной подготовки и жизнедеятельности борцов и лыжников, состав и структура главных компонент ФС в исследуемых группах имеет много общего. Это связано с тем, что формирование ФС организма спортсменов обусловлено регулярной напряженной двигательной активностью. Отличия спортивной деятельности, в связи с различиями механизмов энергообеспечения физической активности и периодом тренировки опосредуют разную иерархию факторов ФС борцов и лыжников, а также определенные особенности их внутренней структуры. Кроме того, выделяется ряд факторов («дыхательного объема», «кровообращения», «состояния эритроцитов», «НСТ-активности Нф»), доли которых в общей дисперсии синхронно изменяются в цикле года у борцов и лыжников. Это свидетельствует о существенном влиянии сезонных изменений условий окружающей среды на ФС организма спортсменов разных специализаций. Кроме того, выделяется группа факторов, проявляющихся эпизодически в цикле года. Вполне вероят- но, это опосредовано взаимодействием условий спортивной подготовки с сезонной динамикой условий жизнедеятельности.