Сравнительная оценка функциональных резервов респираторных мышц у спортсменов разных специализаций

M.O. Segizbaeva, , Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences, Saint Petersburg, Russia

Введение. Особенности тренировочного процесса в различных спортивных дисциплинах включают разные физиологические аспекты функционального состояния спортсмена, каждый из которых влияет на конечный спортивный результат и значим для достижения успеха. Однако такой важный показатель резервных возможностей системы дыхания, как сила дыхательной мускулатуры, часто неоправданно упускается из виду специалистами в области спортивной физиологии и медицины, а также тренерами при подготовке квалифицированных спортсменов разных направлений и специализаций. Функциональный ресурс респираторных мышц, их сила и выносливость, а также устойчивость к развитию утомления при высокоинтенсивных и длительных физических нагрузках являются одним из ключевых звеньев, обеспечивающих высокую работоспособность атлета. Сила сокращений инспираторных и экспираторных мышц трансформируется в величину развиваемого ими давления, обеспечивая движение грудной клетки и изменение объема легких [1, 13]. Значение давления, развиваемого во время выполнения форсированных произвольных инспираторных или экспираторных усилий при перекрытых воздухоносных путях и регистрируемого в ротовой полости, отражает максимальную суммарную силу сокращений инспираторных (maximal inspiratory pressure – MIP) и экспираторных мышц (maximal expiratory pressure – MEP), участвующих в осуществлении вдоха и выдоха соответственно [1, 10, 13]. Величина максимального инспираторного или экспираторного давления во время выполнении форсированных маневров при перекрытых контурах вдоха или выдоха не зависит от эластичных свойств легких, поскольку не происходит изменения их объема. Значения MIP или MEP отражают общую сократительную силу всех мышц, обеспечивающих создание максимального отрицательного или поло- жительного давления на вдохе или выдохе. На основе многочисленных данных, полученных в последние годы, было доказано, что при высокоинтенсивных мышечных нагрузках может развиваться утомление респираторных мышц не только у здоровых нетренированных людей, но и у высококвалифицированных спортсменов, и это может являться одним из факторов, ограничивающих их максимальную работоспособность [7, 12 14, 15]. В то же время хорошо известно, что разные виды тренировки дыхательной мускулатуры с использованием специальных устройств (дыхание с дополнительным резистивным сопротивлением, дыхание с преодолением заданной нормированной нагрузки, произвольная нормо-капническая гипервентиляция) могут быть успешно применены для улучшения ее функциональных резервов, повышения силы и выносливости [15, 17]. В результате таких тренировок скорость развития утомления респираторных мышц при тяжелых нагрузках существенно замедляется, что в итоге может способствовать увеличению общей работоспособности спортсмена [5, 15, 17]. В связи с этим определение функциональных резервных возможностей дыхательных мышц имеет важное практическое значение. Дополнительная целенаправленная тренировка респираторных мышц спортсменов с низкими показателями MIP и MEP, включенная в общую программу их подготовки, будет способствовать лучшему развитию силоскоростных свойств дыхательной мускулатуры, повышению ее силы и выносливости.

Целью настоящей работы явилось сравнение функционального резерва дыхательной мускулатуры (измерение силы инспираторных и экспираторных мышц) у профессиональных атлетов различных спортивных дисциплин.

Методика и организация исследования.

Было обследовано 128 молодых мужчин-спортсменов, занимающихся разными видами спорта на регулярной основе на протяжении не менее 8 лет и активно тренирующихся не менее 5 раз в неделю. В исследовании принимали участие спортсмены, занимающиеся плаванием (8), водным поло (7), триатлоном (6), полиатлоном (5), лыжными гонками (11), бегом на длинные дистанции (6), боксом (9), самбо (7), дзюдо (9), греко-римской борьбой (7), вольной борьбой (9), карате (6), баскетболом (7), футболом (9), хоккеем (8), волейболом (9), спортивным ориентированием (5). Все обследуемые спортсмены имели разряды в рамках Единой всероссийской спортивной классификации от 1-го спортивного разряда до мастера спорта. В контрольную группу вошли 10 мужчин соответствующего возраста – студентов технического вуза, не занимающихся спортом на регулярной основе и ведущих обычный малоподвижный образ жизни. Все участники из спортивной и контрольной групп были подробно ознакомлены с используемым в работе прибором и методикой измерения максимального инспираторного и экспираторного давления и дали письменное согласие на участие в обследовании. Проведенное исследование выполнено в соответствии с основными положениями Хельсинской декларации об исследованиях с участием человека. Участвующие в исследовании спортсмены и студенты-добровольцы были одной возрастной категории, не имели табачной зависимости, не принимали каких-либо фармакологических препаратов и в течение 1 месяца до начала тестирования не имели признаков острых респираторных заболеваний. Максимальную силу сокращений респираторных мышц определяли по значениям ротового давления, развиваемого во время произвольных форсированных инспираторных (MIP) и экспираторных (MEP) усилий при перекрытых контурах вдоха или выдоха в см вод. ст. Для измерения MIP и MEP использовался миниатюрный прибор RPM (respiratory pressure meter) (FusionCare, Великобритания). Процедура тестирования дыхательных мышц соответствовала рекомендациям Американского торакального и Европейского респираторного обществ [1]. Форсированные инспираторные усилия для измерения MIP и экспираторные для измерения MEP выполнялись соответственно от уровней остаточного объема легких и общей емкости легких. Каждый испытуемый выполнял дыхательные маневры с использованием мягкого латексного загубника, который соединялся с прибором через индивидуальный одноразовый антибактериальный фильтр производства компании FusionCare. Такие загубники обеспечивают полную герметичность и не допускают даже минимальную утечку воздуха при выполнении форсированных дыхательных маневров из-за плотного прилегания в ротовой полости, что весьма удобно для испытуемого и надежно для точности измерений по сравнению с пластмассовыми твердыми мундштуками [1, 3]. До начала исследования каждый испытуемый индивидуально обучался персоналом правильному выполнению дыхательных маневров, а также был вербально мотивирован на достижение максимального результата, что имеет очень важное значение для получения корректных данных. Измерения производили в положении стоя не менее 5 раз с перерывами в 1 минуту, учитывали максимальное из достигнутых значений MIP и MEP, если разброс показателей не превышал 10 %. Проведен дескриптивный анализ данных, результаты представлены как среднее ± ошибка среднего (m ± SЕ) и отражены на графиках.

Результаты. В таблице приведены базовые антропометрические характеристики обследуемых. Как спортсмены, так и участники из контрольной группы исследования были одной возрастной категории без значимых различий в антропометрических параметрах (см. таблицу).

Антропометрические показатели участников из контрольной группы и квалифицированных спортсменов Anthropometric characteristics of controls and athletes

Примечание: ИМТ – индекс массы тела.

Note: BMI – body mass index.

Максимальная сила сокращений инспираторной и экспираторной мускулатуры была значимо выше у всех обследованных спортсменов по сравнению с контрольной группой из общей популяции. Среди всей когорты об- следованных спортсменов были выявлены существенные различия в силе как инспираторных, так и экспираторных мышц в зависимости от вида спортивных дисциплин. Анализ полученных данных показал, что сила респираторных мышц различается среди представителей разных видов спорта в довольно широком диапазоне, и позволил условно разделить всех обследованных спортсменов на 3 группы – с высокими, средними и низкими значениями MIP и MEP (рис. 1, 2).

Наиболее высокие значения MIP и MEP имеют спортсмены, чья специализация связана с водными видами спорта либо комбинированными дисциплинами, в состав которых входит плавание (триатлон, полиатлон), а также лыжными гонками. MIP и MEP в группе пловцов и достигали 165/179 см вод. ст., что на 51 и 56 % соответственно выше контроля. Согласно полученным данным во вторую группу формально можно отнести спортсменов, занимающихся боксом, вольной борьбой, бегом на длинные дистанции, и представителей командных игр (футбол, хоккей, баскетбол). В третью группу с наиболее низкими показателями силы дыхательных мышц вошли спортсмены, занимающиеся различными видами единоборств (самбо, дзюдо, грекоримская борьба, каратэ), волейболом и спортивным ориентированием. Полученные результаты позволяют предположить, что специфика спортивных нагрузок, характерных для определенных видов спорта, вероятно, оказывает влияние на силу и тренированность респираторной мускулатуры. В доступной литературе имеются лишь единичные работы, оценивающие максимальную силу респираторных мышц. У японских атлетов разных видов спорта также показан значительный разброс в силе дыхательных мышц в зависимости от вида специализации [11]. Известно, что максимальная сила дыхательной мускулатуры у здоровых людей зависит от ряда факторов, таких как возраст, рост, состав тела (масса скелетных мышц) [3, 16]. Учитывая однородность обследуемых спортсменов по возрастным и антропометрическим показателям, различия в силе дыхательных мышц можно связать с влиянием особенностей тренировочных упражнений, характерных для разных видов спортивных дисциплин. Наиболее выраженное воздействие на силу дыхательной мускулатуры оказывают тренировки, направленные на развитие аэробных возмож- ностей спортсмена (водные виды спорта, лыжные гонки). Вероятно, в процессе длительных и интенсивных нагрузок, сопряженных с достижением и поддержанием высоких уровней вентиляции легких, дыхательная мускулатура спортсмена хорошо адаптируется к работе в таких напряженных режимах, обеспечивая повышение эффективности газообмена и экономической оптимизации функции дыхания. Для спортсменов командных игровых видов спорта характерны как тренировки на развитие выносливости, так и мощных кратковременных усилий, в связи с чем дыхательные мышцы адаптируются к работе в условиях чередования аэробных и анаэробных нагрузок. В сложно-координационных видах спорта, к которым относятся разные виды единоборств, особое значение приобретает произвольный контроль за дыханием и его четкое согласование с выполнением определенных движений, а не тренировка силы дыхательной мускулатуры, в связи с чем спортсмены этих дисциплин имеют более низкие значения MIP и MEP. Представители не всех видов спорта были обследованы в нашей работе. На основе данных из литературных источников можно добавить, что высокие значения MIP и MEP были зарегистрированы у спортсменов, занимающихся гандболом (173/178 см H2O) [6], лыжными гонками (169 см H2O) [9], академической греблей (167 см H2O) [8], тяжелой атлетикой (160/225 см H2O) [4]. В нашей группе участников не было представителей тяжелой атлетики, но столь разные значения MIP и MEP у представителей силовых видов спорта – различных видов единоборств и тяжелоатлетов – также можно связать с влиянием особенностей и различий в тренировочных нагрузках на систему дыхания. Статические или интервальные нагрузки оказывают различный тренировочный эффект на респираторную мускулатуру спортсмена. Важно отметить, что, несмотря на уникальность дыхательных мышц, обусловленную морфофункциональными характеристиками и особенностями взаимодействия автоматической и произвольной регуляции их сокращений, дыхательные мышцы даже хорошо подготовленного спортсмена подвержены развитию утомления при интенсивных и продолжительных нагрузках [7]. Также хорошо известен феномен «метабо-рефлекса дыхательных мышц», в соответствии с которым именно утомление инспираторной мускулатуры при высокоинтенсивных

Рис. 1. Значения максимального инспираторного давления у спортсменов разных дисциплин Fig. 1. Maximal inspiratory pressure in athletes from different sports

Рис. 2. Значения максимального экспираторного давления у спортсменов разных дисциплин Fig. 2. Maximal expiratory pressure in athletes from different sports нагрузках запускает симпатически опосредованную вазоконстрикцию локомоторных мышц и перераспределение кровотока к мышцам дыхательным, что является одним из факторов, ограничивающих работоспособность и выносливость спортсмена. В то же время многочисленные научные исследования показывают, что дыхательные мышцы, как и все скелетные, успешно поддаются целенаправленной тренировке, обеспечивая структурную и функциональную адаптацию к повышенным нагрузкам, в результате чего как их сила, так и выносливость могут значительно возрастать [5, 17]. Кроме того, в результате таргетированной тренировки респираторных мышц повышается общая работоспособность спортсменов, что может способствовать и улучшению спортивного результата [17]. После дополнительной тренировки дыхательной мускулатуры развитие ее утомления при высокоинтенсивных и длительных нагрузках замедляется и отодвигается по времени [15, 17]. Сильные и выносливые дыхательные мышцы позволяют поддерживать вентиляцию с меньшими затратами энергии, тем самым увеличивая долю кислорода, доступного для функции локомоторных мышц при выполнении тяжелых и продолжительных нагрузок [2]. Поэтому проведение скрининговых измерений MIP и MEP представляется важным и необходимым компонентом комплексного медицинского обследования спортсменов, что позволит определить атлетов с низкими значениями этих показателей и дополнить общий план их подготовки курсами направленной тренировки респираторной мускулатуры для повышения общей работоспособности и улучшения спортивного результата.

Выводы. Особенности регулярных тренировок и характер нагрузок в различных спортивных дисциплинах оказывают дифференцированное влияние на тренированность дыхательной мускулатуры, ее силу и выносливость. Сила респираторных мышц квалифицированных спортсменов варьирует в широком диапазоне в зависимости от превалирования аэробных, силовых или интервальных нагрузок в тренировочном процессе. Разные методы таргетированной тренировки дыхательной мускулатуры с использованием специальных тренажеров могут быть дополнительными эффективными и полезными стратегиями для улучшения ее силы и выносливости, особенно при подготовке спортсменов силовых и смешанных (интервальных) дисциплин, а также спортсменов с низкими показателями MIP и MEP.