Совершенствование тренировочного процесса биатлонистов 16-17 лет на основе применения гипоксически-гиперкапнических экспозиций и контроля изменений преморбидного состояния сердечно-сосудистой системы в базовом блоке подготовки

Введение. В условиях обострения конкуренции в спорте высших достижений повышается значимость внедрения в спортивную тренировку дополнительных внетренировоч-ных средств и методов, способствующих форсированию адаптационных процессов к факторам тренировочного воздействия и, как следствие, повышению эффективности системы подготовки спортсменов [15].

В целях совершенствования системы подготовки биатлонистов 16–17 лет большой интерес представляет внедрение экспозиций гипоксически-гиперкапнической направленности, которые используются для достижения физиологических сдвигов в процессе выполнения физических нагрузок, а также запуска восстановления после них [2, 3, 5, 6, 8–11].

Известно, что мышечные сокращения и расслабления нуждаются в энергии, которую клетки получают в процессе гидролиза молекул АТФ. Таким образом, в мышечных волокнах идет два параллельных процесса – гидролиз и ресинтез АТФ. Одним из активаторов аэробного пути ресинтеза АТФ является углекислый газ. Избыток этого газа в крови активирует дыхательный центр головного мозга, что в итоге приводит к повышению скорости кровообращения и улучшению снабжения мышц кислородом [13, 14].

Воздействие искусственной газовой среды с высоким содержанием углекислого газа (гипоксия-гиперкапния) на организм спортсменов является одним из механизмов экономизации метаболических процессов (по типу обратной связи) [1, 4, 7, 12].

Эффективность этого эргогенического метода определяется созданием сочетанных условий умеренной гипоксии и гиперкапнии, а также дополнительной нагрузки на дыхательные мышцы. Самым распространённым способом получения гипоксически-гипер-капнической газовой смеси является дыхание с помощью дополнительного объёма «мёртвого» пространства (ДОМП), получаемого из различных приспособлений и тренажёров.

В то же время большинство авторов сходятся во мнении, что функциональный резерв организма спортсменов и значительный рост спортивных результатов формируется в детском возрасте. Построение тренировочного плана без учёта текущего функционального состояния юных спортсменов может сформировать у потенциально одарённых юношей и девушек срывы адаптационных процессов и поставить под угрозу не только дальнейшее развитие спортивной карьеры в избранном виде спорта, но и нанести непоправимый вред здоровью на всю оставшуюся жизнь. Таким образом, в спортивном сообществе имеется большая заинтересованность в поиске наиболее эффективных методов диагностики текущего состояния физической и функциональной подготовленности спортсменов на всех этапах подготовки. Одним из таких методов является определение индекса преморбидного состояния, являющегося интегральным показателем функционирования не только сердечно-сосудистой системы, но и всего организма в целом.

Актуальность работы состоит в научнопрактическом обосновании воздействия ги-поксически-гиперкапнических экспозиций на формирование функционального резерва организма биатлонистов 16–17 лет в базовом цикле подготовки.

Научная работа проводилось с помощью следующих методов : теоретический анализ научно-методической литературы, педагогические наблюдения, тестирование, медикобиологические методы, педагогический эксперимент, математическая статистика.

Организация исследования. Научное исследование и практический эксперимент осуществлялись в условиях равнинной местности на базах областного центра зимних видов спорта «Жемчужина Сибири» и Центра зимних видов спорта Тюменского государственного университета (ТюмГУ) в подготовительном периоде (август–сентябрь). Под на- блюдением находились юноши-биатлонисты 16–17 лет, которые были разделены на две группы – экспериментальную (ЭГ) и контрольную (КГ) по 11 спортсменов в каждой. Все спортсмены имели высокий уровень спортивной подготовки (I спортивный разряд, КМС).

Тренировочный план для всех юношей-биатлонистов на протяжении всего эксперимента был идентичным. Однако программа подготовки экспериментальной группы содержала в себе гипоксически-гиперкапниче-ские экспозиции, которые проводились перед основным тренировочным занятием, а спортсмены контрольной группы занимались по общепринятой методике.

Текущий контроль за реакцией сердечнососудистой и дыхательной систем организма спортсменов проводился при помощи стресс-системы CardioSoft (США), компьютерной программы Firstbeat sports с компактным записывающим устройством Firstbeat Bodyguard (Финляндия) и пульсоксиметра фирмы «Ангио – Скан – 01 П» (Россия).

В начальном и итоговом обследованиях определялись уровни функциональной, физической подготовленности, а также функциональный резерв биатлонистов на текущем этапе подготовки по следующим величинам: гипоксический индекс (I-Hyp), ЧСС в покое, ЖЭЛ, аэробный порог (АэП), индекс премор-бидного состояния ССС (ИПС), концентрация лактата в капиллярной крови на 5-й дорожке стресс-теста на тредмиле, а также время преодоления дистанции 10 км на лыжероллерах.

Гипоксически-гиперкапнические экспозиции достигались за счёт осуществления повторного вдыхания (возвратное дыхание) последней (альвеолярной) порции выдохнутого воздуха, который содержит повышенную концентрацию углекислого газа (СО 2 ).

Гиперкапнические экспозиции (ГЭ) проводились спортсменами в положении сидя за 10–15 минут до начала основного тренировочного занятия. Продолжительность ГЭ составляла две недели по 20 минут ежедневно. В зависимости от напряжённости основного тренировочного процесса и текущего состояния биатлонистов использовался вариант с двумя гипоксически-гиперкапническими экспозициями.

Оперативный контроль состояния организма юношей-биатлонистов в процессе выполнения гиперкапнических экспозиций осуществлялся путём регистрации показателей частоты сердечных сокращений (ЧСС) в состоянии покоя, сатурации (SpO2) и величины артериального давления (АД).

Понижение значений указанных параметров, а также индекса преморбидного состояния сердечно-сосудистой системы после ночного сна позволяли тренеру снижать или отменять запланированные нагрузки.

По ходу исследования была сделана попытка согласовать гиперкапнические экспозиции с содержанием, задачами и логикой построения основного тренировочного процесса. Главной задачей в реализации экспериментальной программы было достижение высоких спортивных результатов на социально значимых соревнованиях.

Недельный тренировочный цикл состоял из двух микроциклов, которые содержали в себе шесть тренировок, не считая утренней зарядки. В первые два дня микроцикла основные утренние тренировки подразумевали преимущественное развитие скоростно-силовых качеств (гликолитических групп мышц), а в третий день решалась задача развития выносливости (окислительные волокна). На ежедневных послеобеденных тренировках ставились задачи по увеличению митохондриальной массы в локальных мышечных группах с помощью силовых упражнений статодинами-ческого и взрывного характера на фоне восстановительной аэробной нагрузки. Данный микроцикл (с небольшими изменениями) повторялся в течение трёх недель.

Тренировки гликолитических групп мышц с анаэробным ресинтезом АТФ подразумевали интенсивное выполнение упражнений от 10 до 40 секунд. Это связано с тем, что при анаэробном ресинтезе молекул АТФ образуется побочный продукт, которым является молочная кислота, а увеличение её концентрации в крови негативным образом влияет на внутриклеточное дыхание миокарда и в целом на все группы мышц, включенных в работу, что в свою очередь существенно нарушает их нормальное функционирование и способствует быстрому утомлению.

Накопленный опыт показал, что в борьбу с накоплением и переработкой лактата, а также ионами водорода вступают внутриклеточные органеллы – митохондрии. Таким образом, развитие и рост митохондриальной массы в мышцах является приоритетной задачей в тренировочном процессе биатлонистов. Следовательно, в тренировочном процессе, после включения процессов мышечного гликолиза необходимо перейти в фазу аэробного ресинтеза АТФ, где в работу включаются окислительные мышечные волокна, что дает определенный толчок для развития и роста митохондрий, которые в момент кратковременного стресса активно увеличивают концентрацию в мышечном волокне. Такие тренировки способствуют увеличению метаболической емкости АТФ и митохондриальной массы, что создаёт предпосылки к дальнейшему увеличению времени интервалов закисления, не вызывая катаболических процессов в мышечных волокнах.

Для текущего контроля функционального состояния организма спортсменов применялась методика определения индекса премор-бидного состояния ССС; ключевым оценочным показателем данного метода является кислородное насыщение миокарда, который имеет высокий уровень достоверности определения перегрузки кровотока продуктами распада работающих мышц. Индекс премор-бидного состояния ССС также позволял осуществлять диагностику работы сердца в пред-нагрузочном и постнагрузочном состоянии, которые при нарушении функции ССС могут протекать с резкими изменениями как предна-грузки так и обоих факторов одновременно.

Результаты. В ходе исследования было выявлено, что положительный развивающий эффект от воздействия гипоксически-гипер-капнических экспозиций был зафиксирован в период восстановления организма биатлонистов экспериментальной группы в диапазоне от 10 до 14 дней после окончания последнего тренировочного занятия.

Выявлено, что при внедрении ГЭ в тренировочный процесс биатлонистов 16–17 лет адаптация к экспериментальной программе происходила за счёт увеличения ЧСС покоя, ЧСС под нагрузкой, то есть увеличение МОК произошло параллельно с увеличением ЧСС, что при продолжительном воздействии на организм привело к увеличению метаболической емкости аэробного ресинтеза АТФ.

Весь процесс эксперимента сопровождался контролем показателей индекса преморбид-ного состояния ССС, для того чтобы исключить риск снижения коронарного кровоснабжения миокарда, которое играет основную роль в обеспечении насосной функции сердца.

Следует отметить, что контролируемый процесс увеличения метаболической емкости аэробного ресинтеза молекул АТФ за счёт увеличения концентрации углекислого газа в крови может сформировать физиологическую гипертрофию миокарда и тоногенного расширения (дилатации) желудочков сердца, а этот процесс повышает сократимость миокарда, вследствие чего увеличивается и ускоряется кровоток во время физической нагрузки. В результате тоногенного расширения желудочков сердца значительно увеличивается ударный объем крови, что в свою очередь увеличивает минутный объем крови при меньших пульсовых режимах.

Также зафиксировано (см. таблицу), что тренировки биатлонистов (ЭГ) на фоне применения гипоксически-гиперкапнических экспозиций существенно повлияли на экономизацию функций внешнего дыхания, совершенствование адаптационно-компенсаторных механизмов, формирование функционального резерва организма, а также повышение физической работоспособности.

Полученные результаты предложенных обследований показали выраженные сдвиги изучаемых параметров в контрольной и экспериментальной группах, которые качественно были неодинаковыми. Из приведённых данных (см. таблицу) видно, что среднегрупповой индекс приморбидного состояния ССС в экспериментальной группе вырос на 114 %, а в контрольной – на 33 %, хотя на определённом этапе эксперимента этот показатель у биатлонистов ЭГ существенно понижался из-за протекания адаптационных процессов к предложенным гиперкапническим нагрузкам.

Уровень прироста показателей гипоксического индекса (I-Hyp) у юношей ЭГ группы составил 78 %, КГ – 38 %. Ранее проведённые исследования с лыжниками-гонщиками и дзюдоистами дают возможность предположить, что данный интегральный показатель устойчивости организма к острой искусственной гипоксии тесно связан с применением гиперкапнической гипоксии.

Также отмечается повышение ЖЕЛ в обеих группах, у спортсменов ЭГ улучшилось на 14 %, в КГ этот показатель увеличился на 11 %, что тоже отражает эффективность тренировочного процесса.

В ходе контрольного обследования было установлено, что частота сердечных сокращений в покое понизилась как в ЭГ на 11,5 %, так и в КГ на 4 %, что в нашем случае отражает экономичность и сформированность в виде морфологического изменения тоногенной гипертрофии миокарда (дилатация).

Из приведённых в таблице данных видно, что прогнозируемые изменения в сторону

Показатели физической работоспособности, полиметрического и метаболического состояния биатлонистов 16–17 лет в условиях эксперимента Indicators of physical performance, polymetric and metabolic status in 16–17-year-old biathletes throughout the experiment

Показатели Data	Экспериментальная группа Experimental group		Контрольная группа Control group
	В начале эксперимента At the beginning of the experiment	В конце эксперимента At the end of the experiment	В начале эксперимента At the beginning of the experiment	В конце эксперимента At the end of the experiment
	М ± m	М ± m	М ± m	М ± m
ИПС ср., усл. ед. Premorbid Index, c. u.	350 ± 8,18	750 ± 0,30 P < 0,05	420 ± 18	560 ± 46 P < 0,05
I-Hyp ср., усл. ед. Hypoxic Index, c. u.	3,3 ± 1,25	5,9 ± 0,8	3,1 ± 1,42	3,7 ± 1,12 P < 0,05
ЖЕЛ, мл VC, ml	45300 ± 32,21	5200 ± 21,36 P < 0,05	4400 ± 51,37	4900 ± 15,01 P < 0,05
ЧСС покоя, уд./мин HR, bpm	52 ± 0,55	46 ± 0,09 P < 0,05	50 ± 0,18	48 ± 0,09 P < 0,05
АэП, уд./мин AerT, bpm	125,0 ± 10,5	160,0 ± 0,91 P < 0,001	130 ± 0,1	145 ± 7,2 P < 0,05
Лактат, ммоль/л Lactate, mmol/l	6,0 ± 0,46	2,1 ± 0,1 P < 0,05	6,2 ± 0,38	3,4 ± 0,45 P < 0,05
Гонка на л/р, мин/с Rollerski race, min/s	31,40 ± 2,05	28,15 ± 1,15 P < 0,01	32,05 ± 2,10	31,03 ± 1,55 P < 0,01

увеличения порога аэробного обмена (АэП) в ЭГ более существенные – 28 %, в КГ данный параметр поднялся на 11 %. Повышение АэП свидетельствует об эффективности и сбалансированности ССС, а также увеличении митохондриальной массы в мышечных тканях.

В контрольных обследованиях использовался тредмил-тест (бег) ступенчато-возрас-тающего характера с увеличением нагрузки через каждые 2 минуты за счёт повышения скорости на 1 км/ч и увеличения угла подъёма беговой дорожки на 1,0 %. Все испытуемые пробегали пять ступеней, после чего производился забор крови с целью определения уровня концентрации лактата. Данный показатель свидетельствует об эффективности тренировочного процесса и уровне утилизационных процессов в работающих мышцах. В ЭГ было зафиксировано снижение уровня лактата по сравнению с первоначальным обследованием на 65 %, а КГ за этот же период – на 45 %, что говорит об эффективности и сбалансированности в отношении применяемых тренировочных методик.

Реализация тренировочной программы биатлонистами обеих групп способствовала увеличению скорости прохождения лыжероллерной дистанции 10 км свободным стилем передвижения. Отметим, что применение гиперкапнических экспозиций юношами ЭГ способствовало существенному повышению спортивной результативности.

Итоговое обследование показало, что спортсмены ЭГ уменьшили время преодоления указанной дистанции на 10 %. В контрольной группе улучшение спортивного результата составило 3 %.

Заключение. Исследование показало обоснованность сочетанного применения средств, развивающих локально-региональную мышечную выносливость (ЛРМВ) и внетре-нировочных гипоксически-гиперкапнических экспозиций.

Доказана эффективность тренирующего воздействия экспериментальной методики на формирование адаптационно-компенсаторных механизмов и функционального резерва организма спортсменов, а также изменения уровня физической работоспособности биатлонистов 16–17 лет в базовом блоке подготовки.

Осуществление текущего контроля на всех этапах подготовки будет наиболее эф- фективным, если его анализ строится на основе динамики индекса преморбидного состояния сердечно-сосудистой системы.