Особенности миокардиально-гемодинамического и вегетативного гомеостаза у спортсменов циклических видов спорта с разной квалификацией

Введение. Тренировочное воздействие на организм спортсменов зависит от сочетания нагрузок разной величины и направленности. Эффект воздействия нагрузок достигается и обеспечивается формированием новых функциональных систем, от интегративной деятельности которых в конечном итоге и зависит спортивный результат [2, 18]. При этом наибольшие изменения наблюдаются в тех системах и органах, которые вносят наиболее значимый вклад в достижение спортивного результата – в этом проявляется специфичность адаптации [4]. Адаптационные изменения в этих системах, суммируясь, обусловливают кумулятивный эффект тренировки. Соответственно, оценка показателей, которые служат критериями адаптации к нагрузкам определенной направленности, дает возможность рационально планировать величину (объем и интенсивность) тренировочных на- грузок, оценивать восстановление, то есть индивидуализировать тренировочный процесс и эффективно управлять тренировочной деятельностью [1, 5, 14].

Одной из важнейших функциональных систем, лимитирующих спортивные достижения, является сердечно-сосудистая система (ССС). Именно она считается чувствительным индикатором адаптационных изменений организма при воздействии физических нагрузок, а вариабельность сердечного ритма (ВСР) – маркером напряжения адаптационных процессов. Известно, что долговременная адаптация к нагрузкам разной направленности сопровождается изменением как морфологических, функциональных показателей, так и механизмов регуляции аппарата кровообращения [7]. Результатом систематических занятий физическими упражнениями является не только улучшение функционального состоя- ния ССС, но и закономерные изменения показателей ВСР, отражающие рост преобладания парасимпатических влияний на сердце [6].

В целом, под воздействием тренировок происходит комплекс структурных изменений и постепенный сдвиг с одного уровня функционирования на новый уровень, более качественный. Такой переход осуществляется при изменении одного из трех свойств биосистемы: уровня функционирования, функционального резерва и степени напряжения регуляторных механизмов. Уровень функционирования – это характеристика миокардиальногемодинамического гомеостаза. Функциональный резерв можно количественно охарактеризовать как разность между уровнем функции в покое и максимально достижимым уровнем этой функции, что в спортивной физиологии определяется применением функциональных нагрузочных проб; он зависит от миокардиально-гемодинамического и вегетативного гомеостаза. Степень напряжения регуляторных систем, определяемая тонусом симпатического отдела автономной нервной системы, влияет на уровень функционирования кровообращения через мобилизацию функционального резерва. Он имеет прямую связь с уровнем функционирования и обратную со степенью напряжения регуляторных систем [9].

Таким образом, судить о функциональном резерве можно по соотношению уровня функционирования и степени напряжения регуляции или, другими словами, сопоставляя показатели миокардиально-гемодинамического и вегетативного гомеостаза. В то же время совершенствование организации тренировочного процесса требует осуществления новых комплексных исследований по оценке функционального состояния сердечно-сосудистой системы и особенностей ее регуляции у спортсменов с учетом спортивной квалификации. Это дает возможность уточнить представления о процессе долговременной адаптации к физическим нагрузкам, в частности, в циклических видах спорта, что и явилось целью настоящего исследования.

Организация и методы. Исследование проведено на базе НИИ олимпийского спорта Уральского государственного университета физической культуры (г. Челябинск). В исследовании приняли участие спортсмены мужского пола 18–22 лет циклических видов спорта (легкая атлетика, конькобежный спорт, лыжные гонки) разной спортивной квалификации (I разряд, КМС, МС).

При выборе сроков регистрации изучаемых параметров и сопоставлении этих сроков с предшествующей нагрузкой нами был выбран переходный период, поскольку перед соревнованиями и непосредственно в соревновательный период происходит увеличение доли высокоинтенсивных нагрузок, сопряженных с длительной гиперфункцией сердца. Для исследования параметров гемодинамики и ВСР была выбрана методика комплексного неинвазивного, биоимпедансного исследования с помощью технологической системы «Кентавр» фирмы «Микролюкс», г. Челябинск. Данная система позволяет одновременно фиксировать показатели кардиогемодинамики и медленноволновых колебаний спектра. Параметры центральной гемодинамики регистрировались с помощью тетраполярной биоимпе-дансной трансторакальной реографии. Полученные цифровые данные содержат параметры гемодинамики, которые дают информацию о сердечном выбросе, сократимости и производительности левого желудочка: ударный объем (УО), мл; ударный индекс (УИ), мл/м2; минутный объем крови (МОК), л/мин; сердечный индекс (СИ), л/мин/м2; индекс сократимости (ИСК), усл. ед.; индекс работы левого желудочка (ИРЛЖ), кг·мин/м2; ударный индекс работы левого желудочка (уИРЛЖ), кг·мин/м2; индекс общего периферического сопротивления (ИОПС), усл. ед. В автоматическом режиме регистрировалось систолическое и диастолическое артериальное давление (САД, ДАД, мм рт. ст.).

Проводился спектральный анализ показателей кровообращения за 500 кардиоинтервалов с помощью компьютерной программы по методу быстрого преобразования Фурье. Оценивалась общая мощность спектра (ОМС, усл. ед.), распределение мощности спектра по 4 диапазонам волн (усл. ед. и %). При исследовании использовался 80%-ный фильтр, что позволяет устранить погрешности и помехи в процессе регистрации. Спектральный анализ колебательной активности каждого из параметров подразумевает, что самые низкочастотные колебания связаны с метаболической активностью (UVLF 0–0,024 Гц), очень низкочастотные волны (VLF 0,025–0,074 Гц) – с гуморально-вазопрессорной активностью. Низкочастотные колебания (LF 0,075–0,24 Гц) – зона барорегуляции, отражает активность сим- патического отдела вегетативной нервной системы (ВНС). Высокочастотные колебания (НF 0,25–0,5 Гц) – зона преобладания парасимпатической активности и дыхательных волн.

Исследование морфофункциональных показателей миокарда проводили методом эхокардиографии. Эхокардиографическая оценка внутрисердечных структур выполнялась с применением аппарата «Унисон-2-03». Изучались следующие показатели: ударный объем (УО, мл), толщина задней стенки ЛЖ в диастолу (ЗСЛЖд, мм), толщина межжелудочковой перегородки в диастолу (МЖПд, мм), конечно-диастолический объем левого желудочка (КДОЛЖ, мл), конечно-систолический объем левого желудочка (КСОЛЖ, мл), масса миокарда левого желудочка (ММЛЖ), индекс массы миокарда левого желудочка (ИММЛЖ), фракция выброса левого желудочка (ФВЛЖ, %).

Статистическая обработка полученных данных осуществлялась парным сравнением групп с использованием параметрического теста Стьюдента. В качестве меры центральной тенденции использовали среднее арифметическое (М), а в качестве меры рассеяния – стандартную ошибку среднего арифметического (m).

Результаты. В условиях физиологического покоя показатель МОК у спортсменов разных групп существенно не различался, однако объема сердца, достоверные различия были зарегистрированы между 1 и 3 группами (р ≤ 0,05) (табл. 1).

При анализе ЧСС в покое был о установлено, что чем выше квалификация спортсмена, тем более выражен н ая наблюд а лась брадикардия (см. табл. 1).

Достоверные разли ч ия были з а регистрир о ваны между 1-й и 3-й группами (р ≤ 0,05). И з вестно, что уменьшение ЧСС (та к называемая «спортивная брадикардия») с н ижает пот р ебность миокарда в кислороде в следствие уменьшения величины его работы, а также увеличивает диастолу [11]. Это н а шло подт в ерждение в показате л ях КДО: чем ниже у р овень спортивного мастерства, тем более низким был показатель. Значения К ДО были достоверно выше (р ≤ 0 ,05) у спо р тсменов – МС (109,78 ± 6,61 мл) по сравнени ю с лицами т р етьей группы (87,24 ± 7 ,33 мл).

Сократимость миокарда является важнейшей детерминантой насосной функции сердца. Основным из наиболее часто используемых показателей суммарной сократимости ЛЖ является ФВ. Сравнительный анализ данного показателя у представителей всех трех групп не выявил достоверных межгрупповых различий, однако значения ФВ у спортсменов 1-й группы превышали показатели 3-й группы на 10 %, а УО, КДО и КСО были достоверно выше у спортсменов первой группы (р ≤ 0,05). Такая структурно-функциональная пере- стройка свидетельствует о расширении полости левого желудочка, что является важным вклад ЧСС и УО в данный параметр зависел от уровня квалификации (рис. 1).

Рис. 1. Вклад ЧСС и УО в показатель МОК у спортсменов с разной квалификацией

Fig. 1. The contribution of HR and SV to the minute volume of blood circulation in the athletes of different qualifications

Таблица 1

Table 1

Показатели кардиогемодинамики у спортсменов циклических видов спорта в условиях физиологического покоя

Indicators of cardiac hemodynamics in the athletes of cyclic sports at physiological rest

Показатели Parameters	МС (n = 10) (М ± m) Master of Sports	КМС (n = 31) (М ± m) Candidate for Master of Sports	I–II разряд (n = 29) (М ± m) I–II rank	Достоверность различий, р Significance of differences, p
ЧСС, уд./мин / HR, bpm	51,81 ± 1,69	57,73 ± 1,79	60,82 ± 1,63	р(1–3) ≤ 0,05
УО, мл / SV, ml	81,87 ± 7,75	72,24 ± 4,57	63,01 ± 5,67	р(1–3) ≤ 0,05
МОК, л/мин / MBV, l/min	4,24 ± 0,21	4,17 ± 0,17	3,83 ± 0,12	–
ИСК, усл. ед. / CI, c. u.	82,62 ± 4,20	86,65 ± 6,95	84,14 ± 4,42	–
ИДК, усл. ед. / OTI, c. u.	842,30 ± 28,67	838,77 ± 20,57	835,68 ± 20,38	–
ИОПС, усл. ед. / TPRI, c. u.	1520,4 ± 37,71	1397,71 ± 33,05	1303,9 ± 32,13	р(1–2) ≤ 0,05 р(1–3) ≤ 0,05
уИОПС, усл. ед. / sTPRI, c. u.	91,1 ± 5,43	81,80 ± 4,79	78,93 ± 2,24	р(1–3) ≤ 0,05
СИ, л/мин/м2 / SI, l/min/m2	4,54 ± 0,12	4,59 ± 0,13	4,87 ± 0,11	р(1–3) ≤ 0,05
ИРЛЖ, кг·мин/м2 LVPI, kg·min/m2	5,48 ± 0,59	4,97 ± 0,16	5,16 ± 0,17	–
уИРЛЖ, кг·мин/м2 sLVPI, kg·min/m2	87,2 ± 4,32	85,70 ± 2,54	84,93 ± 2,5	–
КДО, мл / EDV, ml	109,78 ± 6,61	88,99 ± 6,19	87,24 ± 7,33	р(1–3) ≤ 0,05
КСО, мл / ESV, ml	27,81 ± 4,12	25,76 ± 2,06	24,19 ± 2,17
ФВ, % / EF, %	74,13 ± 3,35	72,43 ± 1,14	68,17 ± 2,52	–
МЖП (д), мм / IVS (d), mm	11,08 ± 0,48	10,34 ± 0,24	9,02 ± 0,21	р(1–2) ≤ 0,05 р(1–3) ≤ 0,01
ЗСЛЖ (д), мм / PWLV (d), mm	11,40 ± 0,45	10,63 ± 0,21	9,37 ± 0,25	р(1–3) ≤ 0,05
ММЛЖ, г / LVMM, g	231,75 ± 12,23	216,76 ± 12,66	188,35 ± 9,35	р(1–3) ≤ 0,05

функционирования сердца в условиях повышенного венозного возврата – возможность существенного повышения ударного объема при физических нагрузках. По мнению ряда авторов [5, 8, 17], увеличение КДО, КСО и УО при одинаковых или увеличенных значениях ФВ должно рассматриваться как проявление экономизации работы сердца в покое, что имеет место у спортсменов высокой квалификации – мастеров спорта.

При анализе результатов ЭХО КГ были выявлены достоверные изменения по некоторым морфологическим показателям у лиц с разной спортивной квалификацией (см. табл. 1). Межгрупповой анализ показателей МЖП (д), ЗСЛЖ (д), ММЛЖ показал, что адаптация миокарда к гиперкинезии у лиц с разной спортивной квалификацией происходила не только по пути дилатации левого желудочка, но и за счет утолщения его стенок. Об этом свидетельствует существенное увеличение значений МЖП (д) (р ≤ 0,05-0,01), ЗСЛЖ (р ≤ 0,05), ММЛЖ(р ≤ 0,05) у более квалифицированных спортсменов.

Из представленных на рис. 2 результатов видно, что самые низкие значения СИ и са- мые высокие значения ИОПС и уИОПС зарегистрированы у спортсменов с квалификацией МС, межгрупповые значения носили достоверный характер (см. табл. 1).

По остальным параметрам гемодинамики (ИСК, ИДК, ИРЛЖ, уИРЛЖ) достоверных различий зарегистрировано не было.

В соответствии с классификацией Н.Н. Савицкого [10], принято различать три типа кровообращения – гипокинетический, эукинети-ческий и гиперкинетический. В основу деления положен расчет сердечного индекса (СИ). Гипокинетический тип кровообращения характеризуется низким СИ и относительно высокими величинами общего периферического сопротивления сосудов, при гиперкинетическом типе кровообращения определяются самые высокие значения СИ и соответственно низкие ОПСС. И наконец, при эукинетиче-ском типе значения всех этих показателей гемодинамики находятся в середине диапазона колебаний.

С целью определения количества спортсменов с разными типами кровообращения в каждой исследуемой группе были проанализированы индивидуальные протоколы гемо-

Рис. 2. Протоколы исследования гемодинамики: гипокинетический, эукинетический и гиперкинетический типы кровообращения

Fig. 2. Hemodynamics research protocols: hypokinetic, eukinetic, and hyperkinetic types of blood circulation

■ гиперкинетический,% ■ эукинетический,% ■ гипокинетический,%

Рис. 3. Распространенность типов кровообращения у спортсменов с разной квалификацией Fig. 3. Prevalence of types of blood circulation in athletes with different qualifications

динамического исследования. Спортсмены, у которых значения СИ находились в середине диапазона колебаний (2,5–4,2 л/мин/м2), были отнесены к эукинетическому типу кровообращения (рис. 3), значения СИ находились в диапозоне от 4,2 и более – к гиперкинетическому, и значения СИ менее 2,5 – к гипокинетическому (см. рис. 2).

Анализ протоколов гемодинамического исследования выявил, что наибольшее количество спортсменов во всех исследуемых группах имели эукинетический тип кровообращения: среди мастеров спорта – 70 %, кандидатов в мастера спорта – 80,60 % и спортсменов-разрядников – 78,57 % (рис. 3).

Представителей с гипокинетическим типом кровообращения в первой группе зарегистрировано 20 %, во второй – 12,90 % и в третьей не зарегистрировано. Распространенность спортсменов с гиперкинетическим типом кровообращения составила 10 %, 12,90 % и 24,14 % соответственно.

При анализе ВСР со спектральной оценкой медленноволновых колебаний показателей кардиогемодинамики у обследованных спортсменов анализировали следующие показатели: среднее АД (ВР), ЧСС (HR), УО (SV), МОК (СО), ФВ (EF), пульсацию крови в микрососудах (ATOE). Регистрировали общую мощность спектра (ОМС), а также вклад мощности колебаний в каждом из диапазонов спектра. Рассчитывали как абсолютные значения мощности колебаний в каждом из диапазонов (UVLF, VLF, LF, HF), так и их относительные значения по отношению к общей мощности спектра в процентах (% UVLF, % VLF, % LF, % HF). Полученные результаты представлены в табл. 2.

Обсуждение. Анализ эхокардиографических показателей (МЖП (д), ЗСЛЖ (д), ММЛЖ) позволил определить, что адаптация миокарда к гиперкинезии у лиц с разной спортивной квалификацией происходила не только по пути дилатации левого желудочка,

Таблица 2

Table 2

Вариабельность показателей гемодинамики у спортсменов с разной квалификацией Hemodynamics variability in athletes with different qualifications

Показатель Parameter		ОМС, усл. ед. TSP, c. u.	UVLF, усл. ед. / c.u.	VLF, усл. ед. / c.u.	LF, усл. ед. / c.u.	HF, усл. ед. / c.u.	%UVLF	%VLF	%LF	%HF
Ср. давл., мм рт.ст. Average pressure, mmHG	МС MS	12,69 ± 1,06	3,44 ± 0,42	7,8* ± 0,84	1,38 ± 0,15	0,07 ± 0,01	22,7	62*	12,3	3,0
	КМС CMS	7,78 ± 0,81	2,57 ± 0,28	4,06* ± 0,43	0,73 ± 0,09	0,42 ± 0,05	26,3	48*	23,4	2,3
	I–II	4,68 ± 0,52	1,41 ± 0,16	2,43* ± 0,26	0,41 ± 0,04	0,43 ± 0,05	19,72	50,08*	24,5	5,7
ЧСС, уд./мин HR, bpm	МС MS	145,24 ± 17,45	73,58* ± 7,91	67,87 ± 7,08	3,19 ± 0,36	0,52 ± 0,07	43,8*	29,4	23,5	3,3
	КМС CMS	124,11 ± 14,38	44,60 ± 4,73	70,21* ± 7,74	5,72 ± 0,63	3,58 ± 0,40	21,7	45,2*	20,4	12,7
	I–II	303,49 ± 29,82	127,55 ± 13,08	16,18 ± 1,79	150,68 ± 15,57*	9,12 ± 0,94	35,3	10,7	46,4*	7,6
УО, мл SV, ml	МС MS	44,92 ± 4,80	19,33 ± 2,09	21,74* ± 2,30	3,92 ± 0,41	0,01 ± 0,01	19,2	49,3*	31,5	0
	КМС CMS	150,45 ± 17,36	35,43 ± 3,80	69,62* ± 7,29	41,23 ± 4,54	4,25 ± 0,46	22,9	47,3*	28,1	1,7
	I–II	149,30 ± 15,21	72,52 ± 7,43	73,88* ± 7,10	2,92 ± 0,28	0,01 ± 0,01	36,8	47,3*	15,7	0,2
МОК, л/мин MBV, l/min	МС MS	1,43 ± 0,17	0,72* ± 0,09	0,64* ± 0,08	0,06 ± 0,01	0,01 ± 0,01	25,5	33,2*	33,1*	8,2
	КМС CMS	1,52 ± 0,17	0,35 ± 0,04	0,67* ± 0,08	0,38 ± 0,05	0,12 ± 0,02	17,4	34,9*	29,3	18,4
	I–II	1,55 ± 0,18	0,62 ± 0,08	0,78* ± 0,08	0,09 ± 0,01	0,06 ± 0,01	29,3	45,7*	13,3	11,7

Примечание. * – наибольший вклад мощности колебаний в каждом из диапазонов спектра. Note. * – the greatest contribution of oscillation power in each range of the spectrum.

но и за счет утолщения его стенок. Об этом свидетельствует существенное увеличение значений МЖП (д), ЗСЛЖ, ММЛЖ у более квалифицированных спортсменов. Аналогичные данные приводят [15]; они также показали, что физиологическая гипертрофия, возникающая у спортсменов, связана с интенсивностью и продолжительностью упражнения и напрямую связана с уровнем физической подготовки или VO2max. Отдельного внимания заслуживает изучение изменений со стороны правых отделов сердца у лиц, выполняющих большие нагрузки на выносливость, но публикаций по этой теме недостаточно [13].

Из представленных результатов видно, что в регуляции ритма сердца наблюдались такие отличия у лиц с разной спортивной квалификацией. У спортсменов – МС отмечено преобладание UVLF (метаболическая регуляция), у группы спортсменов – КМС были более выраженными VLF-колебания (гуморальная регуляция), а у третьей группы спортсменов наблюдалась наибольшая активность волн диапазона LF, что может свидетельствовать о повышенном влиянии симпатического отдела вегетативной нервной системы и гуморальной регуляции при адаптации к физическим нагрузкам. В регуляции артериального давления и ударного объема у представителей всех групп выявлено преобладание гуморальной регуляции (LF) и наиболее высокая их относительная мощность. Аналогичная картина наблюдалась в вариабельности МОК, однако для спортсменов – МС был характерен «гуморально-метаболический» тип регуляции, когда абсолютные значения мощности колебаний в диапазонах UVLF и VLF, а также их относительные значения практически не отличались. В публикации [16] подчеркивается важная роль барорефлекторных механизмов в снижении частоты сердечных сокращений, периферического сосудистого сопротивления и эфферентной активности симпатического нерва, что позволяет говорить о тесной связи различных аспектов регуляции деятельности сердца и тонуса сосудов как единого механизма в обеспечении приспособления к физическим нагрузкам.

Отсутствие в группе спортсменов-разрядников лиц с гипокинетическим типом кровообращения, на наш взгляд, связано с тем, что в процессе тренировок высокие требования к аппарату кровообращения реализуются у них в первую очередь за счет хронотропного механизма, который является результатом срочной и менее совершенной адаптации. И лишь с увеличением стажа занятий и соответственно спортивной квалификации в процессе долговременной адаптации к циклической работе происходит формирование гипокинетического типа кровообращения. По данным ряда авторов [9], при гипокинетическом типе кровообращения имеет место наиболее экономичная работа сердечнососудистой системы, которая обладает большим диапазоном компенсаторных возможностей. В ряде исследований выявлена иная точка зрения [3]. Исследования, проведенные в области спортивной кардиологии [12, 9], не только подтверждают существование гемодинамической неоднородности спортсменов, но и дают основание предположить, что формирование того или иного типа кровообращения определяется характером тренировочного процесса, стажем тренировок, а также являются генетически детерминированным процессом, точно так же, как генетически детерминированными являются резервы адаптации сердца к гиперфункции.

Выводы

• 1.    Регуляция деятельности сердечнососудистой системы по показателям: среднее артериальное давление, ударный объем и МОК у спортсменов циклических видов спорта с разной спортивной квалификацией реализуется преимущественно «гуморально-метаболической» составляющей ВСР. Различия наблюдались в регуляции ритма сердца, где у спортсменов 3-й группы (I-II разряд) отмечено повышенное по сравнению с другими группами влияние симпатического отдела вегетативной нервной системы.

• 2.    У спортсменов высокой квалификации (мастера спорта) приспособление к высоким физическим нагрузкам реализуется изменением гемодинамического гомеостаза путем повышения гуморально-метаболической активности регуляции ритма сердца, ударного объ-

• ема, КДО, КСО, а также за счет утолщения стенок миокарда.

• 3.    У спортсменов I-II разряда более выражено влияние симпатической активности в регуляции ритма сердца в сравнении с более квалифицированными спортсменами; в процессе тренировок высокие требования к аппарату кровообращения реализуются у них в первую очередь за счет хронотропного механизма, который является проявлением менее совершенной адаптации.