Показатели физического развития тела человека как предиктор устойчивости к гипоксическим нагрузкам

В военных учебных заведениях широкое распространение имеет проведение тренировок курсантов в условиях гипоксии [1].

Формирование неспецифической адаптации к условиям гипоксии повышает устойчивость организма к физическим и психическим нагрузкам в период подготовки и ведения боевых действий, аэробной и анаэробной выносливости, воспитанию решительности и самообладания. Использование фильтрующего противогаза в качестве фактора гипоксии при выполнении упражнений на занятиях по физической подготовке позволяет существенно увеличить функциональные резервы организма [2].

Индивидуально-типологические и половые особенности морфофункциональных показателей организма обучающихся являются предпосылками различных уровней устойчивости к гипоксии [3]. Компонентный состав тела как комплексный показатель физического развития отражает функциональные свойства организма [4]. Знание особенностей компонентного состава тела практически здоровых лиц, курсантов военного вуза, позволит разработать индивидуальный подход к выбору военной специализации, усовершенствовать систему гипоксических тренировок, предотвратит причинение потенциального вреда здоровью.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Определить показатели компонентного состава тела, являющиеся предикторами индивидуальной устойчивости к гипоксическим нагрузкам, и выделить соответствующие морфотипы.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования являлись курсанты военного вуза обоего пола, первого года обучения. Всего обследовано 20 юношей и 16 девушек. Исследование проводилось с соблюдением принципов добровольности, прав и свобод личности, гарантированных ст. 21 и 22 Конституции РФ. Добровольцы подписали информированное согласие протокола исследования, утвержденного независимым этическим комитетом при Военномедицинской академии им. С. М. Кирова (протокол № 263 от 31 мая 2022 г.).

Измерение антропометрических параметров осуществлялось по классической методике с учетом рекомендаций Д. Б. Никитюка (2013), включающей определение следующих параметров: масса тела и длина тела (измерялись при помощи медицинских электронных весов с ростомером Soehnle 7831); обхватные размеры измерялись при помощи прорезиненной сантиметровой ленты с точностью 0,5 см.

Индекс массы тела (индекс Кетле, ИМТ) отображался автоматически на дисплее электронных весов Soehnle 7831.

Измерение компонентного состава тела проводилось методом биоимпедансометри с помощью анализатора Tanita MC-780 MA. Всего измерено 29 показателей компонентного состава тела. Диапазон нормы определяли с помощью приложения, входящего в комплект поставки оборудования (аттестат аккредитации РОСС RU.31112.ИЛ.00014).

Определены фоновые значения пробы Генчи (регистрация времени задержки дыхания после максимального выдоха), измерен пульс и сатурации периферической крови (SpO2); проведена нагрузочная серия проб Руфье, 15-минутное восстановление; повторно выполнена проба Генчи, определена сатурация крови. Включение измерения сатурации крови в процессе выполнения пробы повышает объективность и информативность проводимого исследования, позволяет точнее диагностировать функциональное состояние организма [5]. Нагрузочная серия включала в себя восемь последовательных проб Руфье, по окончании каждой из которых следовал 5-минутный отдых (каждая проба включает предварительное измерение пульса, выполнение испытуемым 30 приседаний за 45 секунд, измерение пульса через 15 секунд от начала отдыха и в конце первой минуты отдыха). Соответственно, рассчитывались восемь индексов Руфье (ИР). Для имитации условий гипоксии во время нагрузочной серии испытуемые надевали фильтрующий противогаз ГП-7 [2]. Подборку, подгонку, обслуживание и хранение противогаза осуществляли в соответствие с «Положением об организации обеспечения населения средствами индивидуальной защиты», утвержденным приказом МЧС России от 01.10.2014 № 543. В конце нагрузочной серии испытуемыми выполнялась проба Генчи в противогазе.

Выбор методов исследования определялся их адекватностью, достаточной информативностью и безвредностью в соответствии с поставленными задачами выполняемой работы. На всем протяжении исследования была обеспечена безопасность, предварительно проведены четкая разъяснительная работа и инструктаж. В любой момент доброволец мог снять противогаз и прекратить участие в исследовании.

Для статистического анализа полученных данных применялась программа Statistica 12. Достоверность динамики физиологических показателей определялась при помощи теста

Вилкоксона для связанных выборок. Достоверность половых различий и различий компонентного состава тела подгрупп определялась при помощи теста Мана - Уитна. Различия считались значимыми при p < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯИ ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Работоспособность сердечно-сосудистой системы, как показатель устойчивости к гипоксической нагрузке, оценивалась по индексу Руфье. Рост показателей ИР на протяжении первых четырех нагрузочных проб говорит о снижении работоспособности.

Стабилизация показателей 4–6 проб характеризует врабатываемость при продолжающейся нагрузке. Для юношей характерна бóль-шая работоспособность, которая сохраняется на протяжении всей нагрузочной серии.

В соответствии с полученными показателями медианных значений индекса Руфье исследуемая выборка была распределена на две подгруппы: с высокой работоспособностью и с низкой работоспособностью (табл. 1).

Таблица 1

Сравнительная характеристика антропометрических показателей и компонентного состава тела у юношей и девушек с высокой и низкой работоспособностью

Показатель	Мужчины		Женщины
	Высокая работоспособность ИР < 16 ( n = 10)	Низкая работоспособность ИР > 16 ( n = 10)	Высокая работоспособность ИР < 19 ( n = 8)	Низкая работоспособность ИР > 19 ( n = 8)
Рост, см	173,0 (167,0-188,5)	188,5 (182,5-193,5)	156,0 (154,5-157,5)	168,0* (166,0-170,0)
Окружность грудной клетки, см	89,0 (87,5-95,0)	96,0* (91,0-100,5)	85,0 (81,5-88,5)	83,5 (81,0-87,0)
Обхват плеча, см	27,0 (25,5-29,0)	29,0* (27,5-30,5)	25,8 (25,1-26,4)	24,0 (22,5-25,5)
Межостный размер, см	28,8 (27,5-30,0)	30,0* (28,5-31,0)	29,5 (27,5-31,5)	31,0 (26,0-32,5)
Межвертельный размер, см	31,0 (30,5-32,0)	31,5 (30,0-32,5)	32,0 (31,0-33,0)	32,5 (31,5-33,0)
Содержание жира, %	9,4 (8,3-10,8)	10,15 (9,3-11,0)	23,55 (21,8-25,3)	18,6* (14,3-22,9)
Жировая масса, кг	5,9 (5,4-7,4)	8,1* (6,75-9,5)	13,7 (11,7-15,8)	11, 5* (8,0-14,9)
Нижние конечности, жировая масса, кг	2,2 (1,3-3,1)	2,4 (1,8-3,0)	7,2 (6,2-8,4)	5,8* (4,6-7,1)

* Различия между исследуемыми подгруппами достоверны (p < 0,05).

Состояние компенсаторных механизмов организма было оценено по показателям времени задержки дыхания и сатурации крови во время пробы Генчи.

Показатель сатурации периферической крови по окончании пробы Генчи был выбран в качестве показателя, дискриминирующего исследуемую выборку на подгруппы (табл. 3).

Показатели у юношей и девушек достоверно различались с фоновыми значениями. Сатурация крови продемонстрировала снижение в восстановительный период, что информирует о способности организма к восстановлению резервов после окончания гипоксической нагрузки.

На основании данных табл. 2 выделены признаки морфотипа с низкой устойчивостью к гипоксическим нагрузкам: увеличенный вес и ИМТ, широкий таз, большие проксимальные и дистальные охватные диаметры конечностей, увеличенная общая костная, и жировая масса, мышечная масса туловища.

Для оценки качества восстановления систем организма после гипоксической нагрузки исследовалась сатурация крови в пробе Генчи, проведенной спустя десять минут после окончания гипоксической нагрузки. Исследуемые выборки юношей и девушек были распределены на две подгруппы относительно медианных значений сатурации крови после снятия фильтрующего противогаза: SpO2 > 95 и SpO2 < 95 (табл. 3).

Морфотип со сниженной сатурацией периферической крови в период восстановления характеризуется сниженным ИМТ, уменьшенными обхватами плеча, предплечий, бедра и перераспределением жировой массы - снижением ее в конечностях с сохранением средних значений в туловище.

Также для данной категории лиц характерны более высокие показатели работоспособности сердечно-сосудистой системы в конце нагрузочной сессии, особенно в подгруппах с сатурацией более 95 %.

Таблица 2

Характеристика антропометрических показателей и компонентного состава тела у юношей и девушек со сниженной сатурацией (SpO 2 < 95) в процессе гипоксической тренировки

Показатель	Мужчины	Женщины
	SpO2 < 95 ( n = 5)	SpO 2 < 95** ( n = 6)
Рост, см	186,0* (176,5-200,0)	161,0 (152,5-164,5)
Масса тела, кг	90,4* (72,7-99,3)	65,7 (60,4-68,4)
ИМТ кг/м2	23,5* (21,7-24,4)	28,1 (23,3-30,5)
Проксим. обхват предплечья, см	28,0 (26,0-29,5)	25,5 (22,5-26,5)
Обхват бедра, см	54 (51,0-55,5)	56,0 (53,5-57,0)
Обхват голени, см	39,5* (36,5-40,5)	34,5 (34,0-35,5)
Межостный размер, см	29,5* (28,5-31,0)	31,0 (26,5-32,0)
Межвертельный размер, см	33 (32-33)	34 (32,5-34,75)
Саркопенический индекс, кг/м2)	9,4* (8,6-9,8)	8,03 (6,9-8,6)
Нижние конечн., жировая масса, кг	3,6* (2,6-4,1)	9,4 (7,6-10,4)
Верхние конечн., жировая масса, кг	1,5* (1,1-1,7)	2,5 (1,8-2,8)
Туловище, жировая масса, кг	5,7 (4,1-6,5)	5,9 (5,8-6)

• * Различия между исследуемыми подгруппами достоверны (р < 0,05); ** в качестве пограничного значения была выбрана сатурация 95 %, ввиду того, что показатель сатурации ниже 95 % свидетельствует о развитии гипоксического состояния [6].

Таблица 3

Характеристика антропометрических показателей и компонентного состава тела у юношей и девушек со сниженной сатурацией (SpO 2 < 95) в период восстановления

Показатель	Мужчины	Женщины
	SpO 2 < 95 ( n = 7)	SpO 2 < 95 ( n = 8)
ИМТ	19,1 (18,8-19,5)	19,9 (18,5-21,4)
Рост	183* (181,5-184,5)	168 (166-170)
Обхват плеча, см	25,5* (25,3-25,8)	24,0 (22,5-25,5)
Обхват предплечья, см	23* (22,5-23,5)	21,5 (20,8-22,3)
Обхват бедра, см	47,5 (46,8-48,3)	49,5 (45,75-53,25)
Верхние конечности, жировая масса, кг	0,8* (0,6-1,0)	1,3 (1,0-1,6)
Нижние конечности, жировая масса, кг	1,3* (1,2-1,3)	5,8 (4,6-7,1)
Туловище, жировая масса, кг	3,4* (3,2-3,5)	4,4 (2,6-6,3)
Индекс Руфье (восьмая проба)	16,7* (15,7-17,6)	21,5 (21,0-21,8)

* Различия между исследуемыми подгруппами достоверны (р < 0,05).

По данным о снижении сатурации во время обеих проб Генчи была выделена подгруппа лиц, имевших сатурацию периферической крови более 95 % во время всего эксперимента (табл. 4). На основании таблицы можно заключить, что лица, устойчивые к гипоксическим тренировкам, характеризуются низким ростом, увеличенной окружностью грудной клетки и саркопеническим индексом, сниженным общим импедансом и распределением жировой массы преимущественно в конечностях.

В подгруппах с удовлетворительной и неудовлетворительной сатурацией пробы Руфье достоверно различались. Для подгрупп с высокой сатурацией был характерен достоверно более низкий индекс Руфье, что характеризовало большую работоспособность в течение гипоксической тренировки.

Рост индекса Руфье характеризует снижение работоспособности сердечно-сосудистой системы, этот показатель прямо пропорционально связан с весом участников гипоксической тренировки, межвертельным размером, жировой массы туловища и их метаболическим возрастом, и обратно пропорционально связан с индексом саркопении (табл. 4).

Таблица 4

Особенности показателей испытуемых без снижения SpO 2 > 95 как в течение нагрузочной серии, так и во время восстановления (во время всего эксперимента)

Показатель	Мужчины		Женщины
	SpO 2 < 95 ( n = 12)	SpO 2 > 95 ( n = 4)	SpO 2 < 95 ( n = 14)	SpO 2 > 95 ( n = 6)
Длина тела, см	186,5 (182,5-191,5)	167,0* (165,0-178,5)	164,0 (158,5-168,0)	155,5* (148,5-157,0)
Окружность грудной клетки, см	86,5 (86,5-89,5)	91,0 (90,0-101,0)	89,5 (83,5-91,0)	92,0* (87,0-102,5)
Обхват талии, см	66,0 (65,5-71,0)	74,5* (74,5-77,0)	67,0 (64,0-69,5)	72,5* (70,02-74,5)
Саркопенический индекс, кг/м2	8,15 (7,85-8,78)	8,4 (8,1-8,5)	6,42 (6,28-7,23)	8,0* (7,9-8,4)
Общий импеданс, Ohm	612 (548-638)	533* (483-546)	706 (645-719)	583* (536-629)
Верхние конечности, жировая масса, кг	0,8 (0,7-1,0)	1,0 (1-1,2)	1,9 (1,3-2,2)	2,5 (2,0-2,8)
Нижние конечности, жировая масса, кг	1,3 (1,2-2,5)	2,9 2,8-3,5)	8,3 (5,8-8,9)	9,4 (7,5-10,2)
Индекс Руфье (восьмая проба)	16,4 (15,6-17,45)	12,4* (11,8-14,5)	20,7 (19,4-21,45)	18,1* (17,1-19,1)

* Различия между исследуемыми подгруппами достоверны (p < 0,05)

По полученным показателям исследуемой выборки были выделены три морфотипа практически здоровых лиц:

• 1)    морфотип, устойчивый к гипоксическим нагрузкам (табл. 4):

• -    сниженный рост;

• -    увеличенной окружностью грудной клетки;

• -    перераспределением жировой массы из тела в конечности;

• 2)    морфотип со сниженной устойчивостью к гипоксическим нагрузкам (табл. 2):

• -    увеличенный вес и высокий ИМТ;

• -    широкий таз, и большой межвертельный размер;

• -    высокие показатели жировой массы;

• 3)    морфотип с затрудненным восстановлением после физических нагрузок (табл. 3):

• -    сниженный ИМТ;

• -    уменьшенными обхватами плеча и бедра;

• -    снижением жировой массы в конечностях с сохранением средних значений в туловище.

Несмотря на актуальность задачи прогнозирования устойчивости к гипоксии, многие существующие исследования характеризуют не морфотипические, а функциональные особенности [7]. Применение в таких исследованиях специального оборудования затрудняет экстраполяцию результатов на исследования, проводимые с другим оборудованием, и накладывает ограничение на использование этих методов в качестве скрининговых на большой выборке людей, например, на курсантах с целью индивидуализации профориентационных мероприятий.

Полученные нами результаты указывают на наличие специфического морфотипа, ассоциированного с устойчивым к гипоксии фенотипом обследуемых. Такие различия в резистентности к гипоксии связаны с морфотипом, обусловленным суммой генотипических особенностей [8, 9]. Прежде всего, мы выявили связь низкого роста с устойчивостью к гипоксическим нагрузкам и высокой работоспособностью сосудисто-сердечной системы в условиях гипоксической тренировки. Последнее может быть вызвано также биомеханической целесообразностью [10].

Выявленные закономерности, на наш взгляд, делают перспективным дальнейшее исследование морфотипов с разной устойчивостью к гипоксической нагрузке, представляют возможность масштабирования выборки на другие курсы и иные организации с целью более точного установления границ морфотипов, исследования их динамики, а также выявления адаптационного потенциала каждого из них и разработки индивидуально-типологических рекомендаций по оптимизации физических нагрузок и выбора образовательной траектории.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Относительно устойчивости к гипоксическим тренировкам выделено три морфотипа практически здоровых лиц: устойчивый с высокой работоспособностью, склонный к гипоксемии во время гипоксических нагрузок и склонный к гипоксемии в период восстановления после гипоксических нагрузок.

• 1.    Устойчивые к гипоксическим нагрузкам, относительно исследуемой выборки, характеризуются сниженным ростом, увеличенной окружностью грудной клетки, сниженным общим импедансом и перераспределением жировой массы из тела в конечности.

• 2.    Склонные к гипоксемии во время гипоксических нагрузок характеризуются, относительно исследуемой выборки, увеличенным весом, ИМТ, большим межвертельным размером и большими значениями жировой массы.

• 3.    Склонные к гипоксемии в период восстановления после гипоксических нагрузок характеризуются сниженным ИМТ, уменьшенными обхватами конечностей и снижением доли жирового компонента в конечностях.

Полученные нами результаты позволяют прогнозировать в исследуемой выборке стартовый потенциал обучающихся по отношению к устойчивости к гипоксическим нагрузкам, что может быть ценным инструментом при профессиональном отборе, построении индивидуальных траекторий обучения с целью снижения риска вреда здоровью при применении гипоксических тренировок.