Сезонная динамика эндокринной регуляции скорости обмена веществ, показателей кислородтранспортной системы крови и физической работоспособности у спортсменов Среднего Приобья, специализирующихся в циклических зимних видах спорта

Введение. Основным фактором эффективной подготовки высококвалифицированных спортсменов является рационально организованный тренировочный процесс, который обеспечивает необходимый баланс между уровнем здоровья спортсмена и физиологической адаптацией организма к физическим нагрузкам. Сохранение этого баланса является значимой проблемой, что связано с многообразием факторов, влияющих на организм в период спортивной подготовки. Одним из таких факторов являются неблагоприятные природно-климатические условия Северного региона, которые могут существенно влиять на течение физиологических процессов и способствуют формированию неспецифических отклонений в состоянии здоровья и развитию заболеваний [1, 11].

Организация и методы. Для проведения исследования были сформированы 2 группы спортсменов, юноши и девушки, численностью 32 и 25 человек, в возрасте от 15 до 18 лет. Спортсмены специализировались в циклических зимних видах спорта по лыжным гонкам и биатлону, все обследованные имели высокий уровень спортивной квалификации, включая 1 взрослый разряд, разряды кандидата в мастера спорта и мастера спорта; спортивный стаж составлял от 5 до 8 лет. Все спортсмены осуществляли спортивную подготовку с объемом физической нагрузки в недельном цикле от 18 до 22 часов. Обследование спортсменов проводилось в периоды года с различной продолжительностью светового дня: первое исследование в длинный (16–19 часов, май – июнь) световой день, второе исследование в короткий (6–9 часов, октябрь – ноябрь) световой день.

Методы исследования включали лабораторную диагностику с проведением иммуно-ферментного анализа крови на автоматическом анализаторе ChemWell Combo с определением показателей: общего трийодтиронина (Т3), общего тироксина (Т4), тиреотропного гормона (ТТГ), кортизола, общего тестостерона и соматотропного гормона (СТГ). Лабораторная диагностика также включала проведение общего анализа состава крови на автоматическом гематологическом анализаторе Abacus junior 30 с оценкой показателей кислородтранспортной системы крови: количества эритроцитов, гемоглобина, гематокрита, среднего объема эритроцитов, среднего содержания гемоглобина в эритроците и уровня насыщения эритроцитов гемоглобином. Функциональная диагностика включала проведение нагрузочного тестирования на велоэргометре с непрерывно возрастающей нагрузкой и проведением газоанализа прямым методом на аппарате для эргоспирометрии Oxycon Mobile Jaeger. По результатам тестирования оценивались показатели, характеризующие физическую работоспособность спортсменов: максимальное потребление кислорода (МПК) в абсолютных (мл/мин) и относительных значениях (мл/мин/кг), достигнутая мощность физической работы (Вт), кислородный пульс (отношение абсолютных значений МПК на достигнутую ЧСС в мин), (мл) и анаэробный порог относительно ЧСС. Нагрузочное тестирование спортсменов проводилось после отдыха от физических нагрузок не менее суток.

Анализ полученных данных проводился с использованием специализированной программы IBM SPSS Statistics 26. Для оценки значимости различий между двумя связанными выборками применяли критерий знаковых рангов Вилкоксона. За критический уровень значимости принимали значение р < 0,05. Данные представлены в виде Ме (Q 1 –Q 3 ) (медиана, первый и третий квартиль).

Результаты . Анализ полученных данных выявил статистически значимые (p < 0,05) сезонные изменения ряда исследованных показателей спортсменов. В период короткого светового дня наблюдается значимое повышение уровня общего Т3 в обеих группах исследования: до 1,20 (0,77–1,50) нг/мл в группе юношей и до 0,80 (0,50–1,35) нг/мл в группе девушек. Уровень ТТГ значимо снизился только в группе девушек в период короткого светового дня: до 0,90 (0,65–1,30) мкМЕ/мл. Однако в группе юношей наблюдается схожая тенденция на уровне статистической значимости (p = 0,074) к снижению ТТГ в период короткого светового дня. В обеих группах исследования в период короткого светового дня выявлено значимое повышение уровня кортизола: до 267,00 (206,75–311,75) нг/мл в группе юношей и до 311,00 (311,00–353,00) нг/мл в группе девушек. Также наблюдалось значимое снижение уровня общего тестостерона в период короткого светового дня в группе юношей: до 10,00 (7,00–12,00) нг/мл (табл. 1).

У спортсменов в период короткого светового дня наблюдаются значимое повышение уровня общего Т3 и кортизола в группе юношей и девушек, снижение ТТГ в группе девушек и снижение общего тестостерона в группе юношей. Изменения показателей эндокринной системы человека на Севере зарегистрированы исследованиями ряда авторов, которые преимущественно связывают наблюдаемые процессы с адаптацией организма к изменению освещенности и низкой температурой окружающей среды [1, 7, 9]. Мы предполагаем, что выявленные в нашем исследовании сезонные изменения эндокринной регуляции скорости обменных процессов происходят в рамках адаптивных биологических ритмов, сформировавшихся в ответ на воздействие комплекса природно-климатических факторов Северного региона на фоне интенсивных физических нагрузок.

В группе юношей в период короткого светового дня выявлено значимое снижение количества эритроцитов до 5,22 (5,03–5,69) × 1012/л и гемоглобина до 145,00 (138,25–150,00) г/л. В группе девушек также наблюдается значимое снижения количества эритроцитов до 4,69 (4,55–5,03) × 1012/л и гемоглобина до 133,00 (127,50–139,50) г/л в период короткого светового дня. Показатель гематокрита значимо снизился в период короткого светового дня в обеих группах исследования: до 44,62

Таблица 1

Table 1

Динамика показателей эндокринной системы в группе юношей- и девушек-спортсменов в периоды года с различной продолжительностью светового дня Ме (Q 1 –Q 3 )

The dynamics of indicators of the endocrine system in male and female athletes during the periods with different daylight hours Ме (Q 1 –Q 3 )

Показатель Indicator	Длинный световой день Long daylight period	Короткий световой день Short daylight period	P3
Группа юношей-спортсменов (n = 30) Young male athletes (n = 30)
Т3 общий (нг/мл) Total triiodothyronine (ng/mL)	0,60 (0,60–0,90)	1,20 (0,77–1,50)	0,0001*
Т4 общий (мг/дл) Total thyroxine (mg/dL)	11,75 (10,25–13,45)	12,50 (10,92–13,22)	0,510
ТТГ (мкМЕ/мл) TSH (µIU/mL)	1,25 (0,77–1,70)	0,90 (0,77–1,30)	0,074
Кортизол (нг/мл) Cortisol (ng/mL)	175,50 (131,25–193,75)	267,00 (206,75–311,75)	0,0001*
Тестостерон общий (нг/мл) Total testosterone (ng/mL)	11,00 (9,00–14,00)	10,00 (7,00–12,00)	0,016*
СТГ (нг/мл) Growth hormone (ng/mL)	0,20 (0,10–0,62)	0,15 (0,10–0,72)	0,353
Группа девушек-спортсменов (n = 17) Young female athletes (n = 17)
Т3 общий (нг/мл) Total triiodothyronine (ng/mL)	0,60 (0,30–0,70)	0,80 (0,50–1,35)	0,012*
Т4 общий (мг/дл) Total thyroxine (mg/dL)	10,90 (10,65–12,65)	10,50 (9,40–12,60)	0,270
ТТГ (мкМЕ/мл) TSH (µIU/mL)	1,40 (0,85–1,60)	0,90 (0,65–1,30)	0,013*
Кортизол (нг/мл) Cortisol (ng/mL)	253,00 (192,50–342,50)	311,00 (311,00–353,00)	0,039*
СТГ (нг/мл) Growth hormone (ng/mL)	2,30 (0,50–3,10)	2,40 (1,20–4,40)	0,130

Примечание. Здесь и в табл. 2, 3 сравнение связанных выборок осуществлялось непараметрическим критерием Вилкоксона; различия значимы при p < 0,05*.

Note. Here and in table 2, 3 comparison of related samples was carried out by the nonparametric Wilcoxon test; the differences are significant at p < 0.05*.

(41,78–46,45) % в группе юношей и до 40,62 (38,61–43,02) % в группе девушек. В период короткого светового дня показатель среднего объема эритроцитов статистически значимо снизился в обеих группах исследования: до 84,00 (81,00–86,00) фл в группе юношей и до 85,00 (80,50–88,00) фл в группе девушек. Только в группе юношей выявлено значимое повышение уровня насыщения эритроцитов гемоглобином до 326,50 (319,50–332,75) г/л в период короткого светового дня. В обеих группах исследования отмечается тенденция на уровне статистической значимости (юноши p = 0,083, девушки p = 0,095) к снижению среднего содержания гемоглобина в эритроците в период короткого светового дня (табл. 2).

У обследованных нами юношей- и девушек-спортсменов в период короткого светового дня наблюдалось значимое снижение количества эритроцитов, гемоглобина, гематокрита и среднего объема эритроцитов, повышение уровня насыщения эритроцитов гемоглобином только у юношей. Исследования некоторых авторов описывают повышение процессов эритропоэза у человека на Севере за счет увеличения напряжения респираторной функции и гипоксии при воздействии низких температур [4, 5, 10]. Мы предполагаем, что наблюдаемая динамика показателей кислородтранспортной системы крови в нашем исследовании характеризует специфику сезонных изменений эритропоэза у спортсменов на Севере в рамках адаптации к воз-

Таблица 2

Table 2

Динамика показателей кислородтранспортной системы крови в группе юношей-и девушек-спортсменов в периоды года с различной продолжительностью светового дня Ме (Q 1 –Q 3 ) The dynamics of the oxygen blood transport system in male and female athletes during the periods with different daylight hours Ме (Q 1 –Q 3 )

Показатель Indicator Длинный световой день Long daylight period Короткий световой день Short daylight period p Группа юношей-спортсменов (n = 32) Young male athletes (n = 32) Эритроциты (1012/л) Red blood cells (1012/l) 5,48 (5,09–5,70) 5,22 (5,03–5,69) 0,003* Гемоглобин (г/л) Hemoglobin (g/l) 150,00 (144,50–157,00) 145,00 (138,25–150,00) 0,0002* Гематокрит (%) Hematocrit (%) 47,41 (44,91–49,57) 44,62 (41,78–46,45) 0,0000* Средний объем эритроцита (фл) MCV (fl) 88,00 (84,00–90,00) 84,00 (81,00–86,00) 0,0000* Среднее содержание гемоглобина в эритроците (пг) MCH (pg) 27,60 (26,80–28,65) 27,30 (26,57–28,40) 0,083 Уровень насыщения эритроцитов гемоглобином (г/л) / MCHC (g/l) 316,00 (310,25–323,00) 326,50 (319,50–332,75) 0,0001* Группа девушек-спортсменов (n = 32) Young female athletes (n = 32) Эритроциты (1012/л) Red blood cells (1012/l) 4,93 (4,83–5,13) 4,69 (4,55–5,03) 0,009* Гемоглобин (г/л) Hemoglobin (g/l) 139,00 (135,00–142,00) 133,00 (127,50–139,50) 0,0001* Гематокрит (%) Hematocrit (%) 43,33 (41,13–44,85) 40,62 (38,61–43,02) 0,0011* Средний объем эритроцита (фл) MCV (fl) 87,00 (84,00–89,50) 85,00 (80,50–88,00) 0,006* Среднее содержание гемоглобина в эритроците (пг) MCH (pg) 27,80 (26,75–29,25) 27,70 (26,40–28,85) 0,095 Уровень насыщения эритроцитов гемоглобином (г/л) / MCHC (g/l) 319,00 (315,00–330,00) 324,00 (320,50–330,00) 0,429 действию специфических природно-климатических факторов и интенсивных физических нагрузок.

В обеих группах исследования в период короткого светового дня выявлено значимое повышение абсолютных значений МПК: до 2996,00 (2725,50–3311,00) мл/мин в группе юношей и до 2454,00 (2287,00–2596,00) мл/мин в группе девушек. Относительные значения МПК значимо увеличились только в группе юношей: до 46,05 (42,52–47,20) мл/мин/кг. Показатель кислородного пульса также значимо вырос в период короткого светового дня в обеих группах исследования: до 15,50 (14,22–17,97) мл в группе юношей и до 13,30 (12,30–14,20) в группе девушек. В обеих группах исследования наблюдается повышение показателя достигнутой мощности физической работы в период короткого светового дня: до 294,00 (269,00–317,00) Вт в группе юношей и до 220,00 (213,00–235,00) Вт в группе девушек. Показатель анаэробного порога значимо снизился только в группе юношей в период короткого светового дня: до 154,50 (142,25–161,50) уд./мин (табл. 3).

В период короткого светового дня в условиях Среднего Приобья наблюдаются статистически значимое повышение абсолютных значений МПК, кислородного пульса и мощности физической работы в группе как юношей, так и девушек, повышение относительных значений МПК и снижение анаэробного порога только у юношей. Мы предполагаем, что наблюдаемые изменения показателей физической работоспособности связаны с физиологическими процессами адаптации организма в ответ на воздействие регулярных, тренирующих физических нагрузок в при-

Таблица 3

Table 3

Динамика показателей физической работоспособности в группе юношей- и девушек-спортсменов в периоды года с различной продолжительностью светового дня Ме (Q1–Q3) The dynamics of physical performance in male and female athletes during the periods with different daylight hours Ме (Q1–Q3)

Показатель Indicator Длинный световой день Long daylight period Короткий световой день Short daylight period p Группа юношей-спортсменов (n = 32) Young male athletes (n = 32) МПК (мл/мин/кг) Maximum oxygen consumption (ml/min/kg) 44,30 (41,27–46,10) 46,05 (42,52–47,20) 0,004* МПК (мл/мин) Maximum oxygen consumption (ml/min) 2893,50 (2645,50–2992,75) 2996,00 (2725,50–3311,00) 0,0002* Мощность физической работы (Вт) Physical work capacity (W) 283,00 (246,00–297,00) 294,00 (269,00–317,00) 0,0000* Кислородный пульс (мл) Oxygen pulse (ml) 15,10 (13,75–16,20) 15,50 (14,22–17,97) 0,0002* Анаэробный порог по ЧСС (уд./мин) Anaerobic threshold (bpm) 160,50 (150,25–165,50) 154,50 (142,25–161,50) 0,039* Группа девушек-спортсменов (n = 32) Young female athletes (n = 32) МПК (мл/мин/кг) Maximum oxygen consumption (ml/min/kg) 41,60 (37,65–46,15) 41,50 (38,35–44,80) 0,76 МПК (мл/мин) Maximum oxygen consumption (ml/min) 2342,00 (2169,00–2615,00) 2454,00 (2287,00–2596,00) 0,016* Мощность физической работы (Вт) Physical work capacity (W) 214,00 (203,00–226,50) 220,00 (213,00–235,00) 0,001* Кислородный пульс (мл) Oxygen pulse (ml) 12,50 (11,60–14,35) 13,30 (12,30–14,20) 0,028* Анаэробный порог по ЧСС (уд./мин) Anaerobic threshold (bpm) 162,00 (152,50–171,00) 159,00 (159,00–165,00) 0,117 родно-климатических условиях Северного региона.

Обсуждение. Наблюдаемые сезонные изменения не покидающих пределы нормы физиологических показателей связаны с воздействием на организм внешних факторов, которые характеризуются стрессовым или экстремальным влиянием и стимулируют адаптационные процессы организма. В нашем исследовании можно выделить 2 основные группы факторов, способных выступать в роли «синхронизаторов» наблюдаемых изменений. Первая группа факторов связана с воздействием природно-климатических условий Среднего При-обья, которые относятся к Северным и характеризуются экстремальным воздействием на организм. Вторая группа факторов связана с воздействием регулярных, интенсивных физических нагрузок в рамках спортивной подготовки по лыжным гонкам и биатлону.

Результаты исследования показали повышение функциональной активности гипофизарно-тиреоидного звена эндокринной системы в период короткого светового дня. По имеющимся литературным данным показатели ТТГ и Т3 чувствительны к изменению температуры окружающей среды и длины светового дня. У жителей Севера максимально высокие показатели ТТГ и Т3 наблюдаются в период наиболее низкой температуры окружающей среды и в период минимальной длины светового дня [3, 7, 9]. Мы предполагаем, что повышение уровня общего Т3 в обеих группах в период короткого светового дня в нашем исследовании синхронизировано с изменением фотопериодичности и снижением температуры окружающей среды, наблюдаемая тенденция к снижению уровня ТТГ вероятно связана с физиологической регуляцией по механизму отрицательной обратной связи.

Увеличение уровня кортизола в обеих группах исследования в период короткого светового дня характеризует повышение активности системы гипофиз – кора надпочечников, которая по литературным данным чувствительна к воздействию факторов Северного региона и интенсивным физическим нагрузкам, направленным на развитие выносливости [8, 9, 19]. В нашем исследовании период короткого светового дня совпал с периодом базовой подготовки спортсменов, который характеризуется физическими нагрузками высокой интенсивности, что, по нашему мнению, могло быть важным фактором значимого повышения уровня кортизола. Литературные данные о характере сезонных изменений тестостерона неоднозначны, однако некоторые исследования показывают повышение уровня тестостерона в летний период и снижение в зимний в зависимости от инсоляции и длины светового дня [2, 7, 16]. Мы предполагаем, что значимое снижение уровня общего тестостерона в группе юношей в период короткого светового дня в нашем исследовании связано с сезонными биологическими ритмами в ответ на изменение длины светового дня.

Результаты исследования выявили значимые сезонные изменения показателей кислородтранспортной системы крови в обеих исследованных группах. Литературные данные описывают усиление процессов эритропоэза у северян в зависимости от интенсивности воздействия неблагоприятных факторов внешней среды и северного стажа, что сопровождается более высокими показателями эритроцитов, гемоглобина и среднего объема эритроцитов в сравнении с жителями южных широт, но отмечается снижение продолжительности жизни эритроцитов [4, 5, 10]. В условиях Среднего Приобья максимальная интенсивность воздействия неблагоприятных природно-климатических факторов наблюдается в период с декабря по февраль, что, по нашему мнению, способствует усилению процессов эритропоэза и повышению показателей кислородтранспортной системы крови в этот период. Однако в период с мая по сентябрь интенсивность воздействия природно-климатических факторов снижается, что, вероятно, привело к снижению активности эритропоэза и наблюдаемому снижению количества эритроцитов, гемоглобина, гематокрита и среднего объема эритроцитов к периоду короткого светового дня (октябрь – ноябрь) в нашем исследовании.

Спортсмены, принимавшие участие в научно-исследовательской работе, имели высокий уровень спортивного мастерства по лыжным гонкам и биатлону относительно своей возрастной группы (15–18 лет). Однако достигнутый уровень функциональных возможностей организма в этот возрастной период не является предельным. Литературные данные показывают постепенное увеличение показателей МПК в процессе спортивной подготовки у спортсменов, специализирующихся в циклических зимних видах спорта, в среднем до возраста 20 лет [13, 15, 18]. У спортсменов высокого уровня старше 20 лет показатели МПК выходят на относительное плато с небольшими колебаниями в спортивном сезоне в зависимости от периода спортивной подготовки в годичном цикле [14, 18, 20]. По нашему мнению, наблюдаемая динамика значимого повышения абсолютных значений МПК, кислородного пульса и мощности физической работы в обеих группах исследования отражает общую тенденцию повышения функциональных возможностей организма за счет процессов физиологической адаптации к интенсивным физических нагрузкам. Однако изменения относительных значений МПК не показали согласованной динамики и значимо увеличились только в группе юношей, что, по нашему мнению, могло быть связано с колебаниями массы тела спортсменов в течение спортивного сезона за счет естественных процессов роста и развития организма в этот возрастной период.

В нашем исследовании фактор интенсивных физических нагрузок в сравнении с факторами Северного региона существенно доминирует по степени влияния на показатели физической работоспособности. Сезонные колебания физиологических показателей связаны с изменением величины показателя в пределах нормальных физиологических значений с динамикой к нижней или верхней границе нормы. Однако показатели физической работоспособности имеют очень широкий диапазон нормальных значений в зависимости от функционального состояния организма [6, 12, 20]. Мы предполагаем, что специфика сезонных изменений показателей физической работоспособности обследованных связана с величиной прироста значений в разные фотопериоды года ввиду существования положительной возрастной динамики. Однако мы предполагаем, что значимое снижение ана- эробного порога в период короткого светового дня в группе юношей имеет сезонный характер. Показатель анаэробного порога существенно зависит от уровня тренированности спортсмена и чувствителен к изменениям физиологических показателей, связанных с транспортом и утилизацией кислорода. По нашему мнению, снижение анаэробного порога в период короткого светового дня связано с наблюдаемым снижением показателей кислородтранспортной системы крови в этот период.

Результаты проведенной научной работы показывают особенности физиологических процессов адаптации к факторам Северного региона на фоне интенсивных физических нагрузок, что имеет важное теоретическое и практическое значение для формирования научно обоснованного подхода в планировании тренировочного процесса, организации медикобиологического обеспечения спортсменов в условиях Севера, с целью сохранения здоровья и достижения высших спортивных результатов.

Выводы

• 1.    Показатели гормональной регуляции спортсменов, тренирующихся в природноклиматических условиях Среднего Приобья, характеризуются сезонными изменениями концентраций трийодтиронина, ТТГ, кортизола и тестостерона.

• 2.    Показатели кислородтранспортной системы крови обследованных спортсменов характеризуются сезонными изменениями количества эритроцитов, гемоглобина, гематокрита и эритроцитарных индексов.

• 3.    В природно-климатических условиях Среднего Приобья показатели физической работоспособности спортсменов характеризуются сезонными колебаниями абсолютных и относительных значений МПК, кислородного пульса, мощности физической работы и анаэробного порога.