Вариативность функционально-метаболических процессов у лыжников-гонщиков на тренировочные нагрузки подготовительного периода

A.S. Bakhareva, ,

D.Z. Shibkova, ,

A.A. Kravchenko, ,

V.V. Erlikh, ,

Введение. Проблема вариативности в функционировании различных биологических систем – одна из актуальных в области физиологии человека. Вариативность следует рассматривать не как случайный разброс в функционировании системы, а как положительное явление, позволяющее системе адаптироваться к требованиям двигательной задачи [5]. Оценка адаптационных процессов в динамике воздействия тренировочных физических нагрузок предполагает использование адекватных и информативных методов исследования [11, 13, 14]. Динамику адаптационных процессов организма спортсменов к высокоинтенсивной физической деятельности позволяет оценить молекулярно-клеточный контроль тренировочного процесса, в частности, определять уровень тренированности, эффекты от применения восстанавливающих средств, роль энергетических метаболических систем в мышечной деятельности и другое [15, 16]. Для оценки функционального состояния используется ряд медико-биологических методов исследования в спортивной физиологии [2, 4, 7, 8].

Для определения связей между параметрами гомеостаза исследуются значительные по объему массивы информации, применяются различные статистические методы, однако большинство из них не дают возможности системной оценки нарушений гомеостаза. В этой связи представляется целесообразным внедрение в практику этих исследований факторного анализа, который представляет собой эффективный метод раскрытия внутренней структуры больших массивов информации

[3, 9]. Анализировать информацию о состоянии спортсмена в обобщенном формате возможно на основе анализа факторной структуры работоспособности. Исследователь выделяет для этого набор параметров, который в целом отражает особенности конкретного вида спорта. При адаптации к специфической мышечной деятельности формируются функциональные системы с особой архитектоникой энергообеспечения организма спортсменов [10]. Суммируясь, адаптационные изменения в этих функциональных системах обусловливают кумулятивный эффект тренировки. Показатели, которые служат критериями адаптации к данной деятельности в данных функциональных системах, дают возможность оценивать восстановление, индивидуализировать тренировочный процесс и эффективно управлять тренировочной деятельностью [1, 6].

Организация и методы исследования. Исследование проходило на базе Института спорта, туризма и сервиса Южно-Уральского государственного университета (НИУ) в три этапа подготовительного периода: начало базового (I этап), окончание базового (II этап), окончание специально-подготовительного (III этап). В состав общей выборки на основании добровольного информированного согласия на участие в исследовании были включены 45 спортсменов в возрасте 20,87 ± 4,34 (M ± δ). Из общей выборки по результатам относительной скорости (Vотн), показанной на пятой ступени нагрузочного тестирования, была сформирована группа «лидеры» (n = 10) с показателями от 0,075 до 0,001 усл. ед., из них мастеров спорта (n = 7), кандидатов в мастера спорта (n = 2), первый разряд имели (n = 1) [4]. Средний возраст лыжников-гонщиков группы «лидеров» составил 23,50 ± 2,99 (M ± δ). Анализировали количественно-качественные показатели эритроцитарного, лейкоцитарного (абсолютные значения), тромбоцитарного звена и биохимических компонен- тов плазмы крови (АЛТ, ед./л; АСТ, ед./л; ЛДГ, ед./л; мочевина, ммоль/л; глюкоза (Glu), ммоль/л; триглицериды (ТГ), ммоль/л; тестостерон (Tst), нг/мл; кортизол, нг/мл). Результаты показателей крови были получены на гематологических анализаторах Sysmex XN-1000 (Япония) и Roche Diagnostics (Швейцария). Показатели гемодинамики определяли методом биoимпeдaнcной тeтpaпoляpной peoпo-лигpaфии (кoмпьютepная cиcтeма «Keнтaвp КPC» и «МАРГ 10-01» фирмы «Микролюкс»), анализировали параметры: ЧСС, уд./мин; УОК, мл; МОК, л/мин; ОПСС, дин·с·см–5; ИДК, мл/мин/м2; SpO2, %; Афпг, мОм. Статистический анализ результатов исследования проводился с помощью пакета прикладных программ IBM SPSS Statistics v. 23. Для снижения размерности данных использовали факторный анализ. При выполнении факторного анализа вращение было задано по типу «варимакс с нормализацией Кайзера», которое на I этапе сошлось за 10 итераций, на II этапе – за 7 итераций, на III этапе – за 6 итераций. Мера адекватности выборки Кайзера – Майера – Олки-на, а также критерий сферичности Бартлетта указали на достоверность факториального анализа (r ˃ 0,6).

Результаты. Всего проанализированы 34 показателя, в том числе 27 – системы крови, включая биохимические компоненты, и 7 – системы кровообращения.

В табл. 1 представлены результаты совокупной дисперсии компонентов у лыжников-гонщиков группы лидеров на этапах подготовительного периода (%).

Результаты, представленные в табл. 1, свидетельствуют, что дисперсионная доля каждого фактора на I и II этапах подготовительного периода изменялась в пределах 10 %. При этом совокупная дисперсия первых двух факторов составляет более 50 %, а именно: на первом этапе – 58,86 %, на втором этапе – 71,52 %, на третьем – 58,32 %. Наибольшие

Таблица 1

Table 1

Дисперсия факторного анализа у лыжников-гонщиков группы лидеров на этапах подготовительного периода, %

Factor analysis among cross-country skiers of the leading group at the stages of the preparatory period, %

Этап подготовки Stage	Фактор I Factor I	Фактор II Factor II	Фактор III Factor III	Фактор IV Factor IV
I	29,82	29,04	20,65	20,48
II	38,33	33,19	28,48	–
III	34,06	24,26	22,36	19,32

Таблица 2

Table 2

Количественная оценка корреляционных взаимосвязей функционально-метаболических показателей лыжников-гонщиков на этапах подготовительного периода (r > 0,5)

Correlations between functional and metabolic parameters of cross-country skiers at the stages of the preparatory period (r > 0,5)

Этап подготовки Stage	Всего Total	«+»	«–»
I	42	24	18
II	44	29	15
III	47	34	13

Таблица 3

Table 3

Совокупность переменных фактора I с очень высокой и высокой факторной нагрузкой на этапах подготовительного периода у лыжников-гонщиков группы лидеров

A set of factor I variables with very high and high factor loadings at the stages of the preparatory period among cross-country skiers of the leading group

I этап / I stage		II этап / II stage		III этап / III stage
Параметр Parameter	r	Параметр Parameter	r	Параметр Parameter	r
МОК	0,965	RDW–SD	0,986	ОПСС	–0,997
PWD	–0,960	SpO 2	0,977	HCT	0,963
PLT	0,957	RBC	–0,974	MCV	0,958
ЧСС	0,941	MCV	0,971	СОЭ	0,945
MPV	–0,925	Ba	0,961	АСТ	–0,939
АЛТ	0,867	Мочевина	0,944	RDW–SD	0,917
Ео	–0,766	PLT	0,920	ТГ	0,882
АСТ	0,754	RDW–СV	0,888	Кортизол	0,853
		MON	0,864	MCHC	–0,833
		HCT	0,736	RDW–СV	0,741
		РСТ	0,728	ЧСС	0,717

Примечание: МОК – минутный объем кровообращения; PWD – показатель гетерогенности тромбоцитов; PLT – количество тромбоцитов; ЧСС – частота сердечных сокращений; MPV – средний объем тромбоцитов; АЛТ – аланинаминотрансфераза; Ео – эозинофилы; АСТ – аспартатаминотрансфераза; RDW-SD – ширина распределения эритроцитов; SpO 2 – сатурация крови; RBC – количество эритроцитов; MCV – объем эритроцитов; Ba – базофилы; RDW-СV – индекс распределения эритроцитов; MON – моноциты; HCT – гематокрит; РСТ – тромбокрит; ОПСС – общее периферическое сопротивление сосудов; СОЭ – скорость оседания эритроцитов; ТГ – триглицериды; MCHC – концентрация гемоглобина в эритроците.

Note: CO – cardiac output; PDW – platelet distribution width; PLT – platelets; HR – heart rate; MPV – mean platelet volume; ALT – alanine transaminase; Eo – eosinophils; AST – aspartate transaminase; RDW-SD – red cell distribution width – standard deviation; SpO₂ – saturation of peripheral oxygen; RBC – red blood cell; MCV – mean corpuscular volume; Ba – basophil, RDW-СV – red cell distribution width – coefficient of variation; MON – monocyte; HCT – hematocrit; PCT – platelet crit; SVR – systemic vascular resistance; ESR – erythrocyte sedimentation rate; TG – triglyceride; MCHC – mean corpuscular hemoglobin concentration.

значения общей доли дисперсии первых двух факторов были установлены в конце базового этапа подготовительного периода. Считается, что чем выше доля дисперсии, тем больше вклад этого фактора в объяснение общей вариации данных.

Количественное отражение структуры отношений между переменными, характеризующими функционально-метаболическое состояние организма спортсменов на разных этапах подготовительного периода, по пара- метрам системы крови и гемодинамики представлено в табл. 2.

Анализ данных, представленных в табл. 2, показывает преобладание прямых (+) корреляционных взаимосвязей, количество которых от этапа к этапу увеличивалось, а отрицательных – уменьшалось. Такое соотношение прямых и обратных корреляционных связей указывает на мобилизацию функционально-метаболических процессов в организме лыжников в динамике подготовительного периода.

Результаты факторного анализа (табл. 3), отражающего состав переменных, позволили выявить три группы корреляций с очень высокой (r > 0,90), высокой (r = 0,70–0,90) и средней теснотой связи (r = 0,50–0,70).

Далее при анализе полученных результатов мы акцентировали внимание на переменных фактора I и фактора II с очень высокой и высокой факторной нагрузкой.

Результаты, представленные в табл. 3, указывают на то, что в группе лидеров в начале базового этапа подготовки фактор I (29,82 % дисперсии) объединил 13 переменных с преобладанием положительных взаимосвязей 9 (+). Очень высокую силу положительной взаимосвязи с фактором I имели переменные центральной гемодинамики (МОК и ЧСС), тромбоцитарного звена системы крови (количество тромбоцитов) и отрицательные взаимосвязи (–) (распределение и объем тромбоцитов). Высокую силу положительной связи имели биохимические параметры крови АЛТ и АСТ, а отрицательной связи – показатель лейкоцитарного звена – эозинофилы.

В конце базового этапа подготовки фактор I включал 18 переменных с общей суммой дисперсии 38,33 %, из которых 12 имели (+) корреляционную связь, 6 (–) связь. Очень высокую силу связи с фактором I имели пере- менные клеточного состава крови: индекс распределения эритроцитов (+), количеством эритроцитов (–), объем эритроцитов (+), количество тромбоцитов (+) и базофилов (+), показатели сатурации (+) и мочевины (+). Высокую факторную нагрузку (+) имели следующие переменные: RDW-СV, MON, HCT, РСТ.

В конце подготовительного периода фактор I включил 15 переменных с общей суммой дисперсии 34,06 %, из которых 11 имели (+) корреляционную связь, 4 (–) связь. Наиболее эффективным параметром системы гемодинамики в конце подготовительного периода оказалось ОПСС (–). Также высокую положительную силу связи с фактором I имели следующие переменные: HCT, СОЭ, MCV, RDW-SD (+) и АСТ (–).

Результаты, представленные в табл. 4, позволяют установить, что фактор II в начале подготовительного периода объединил 29,04 % компонентов от совокупной дисперсии, из которых 8 (+) и 6 (–). Очень высокую силу взаимосвязи с фактором II имели переменные эритроцитарного звена системы крови (количество (–) и объем эритроцитов (+)), показатели периферического звена системы кровообращения (ИДК (+)) и метаболических процессов (мочевина (+)). Высокой силе связи соответствовали переменные центральной

Таблица 4

Table 4

Совокупность переменных фактора II с очень высокой и высокой факторной нагрузкой на этапах подготовительного периода у лыжников-гонщиков группы лидеров

A set of factor II variables with very high and high factor loadings at the stages of the preparatory period among cross-country skiers of the leading group

I этап / I stage		II этап / II stage		III этап / III stage
Параметр Parameter	r	Параметр Parameter	r	Параметр Parameter	r
RBC	–0,981	ТГ	–0,984	ЛДГ	–0,977
MCV	0,952	Кортизол	0,964	LYMF	0,974
ИДК	0,938	Ne	0,955	PWD	–0,965
Мочевина	0,933	ЧСС	–0,923	MPV	–0,930
УОК	–0,879	ЛДГ	0,899	Ne	–0,772
Tst	–0,833	WBC	0,883	АЛТ	0,760
MCH	0,825	LYMF	–0,869
Ne	0,798	HGB	0,809
ЛДГ	0,788

Примечание: RBC – количество эритроцитов; MCV – объем эритроцитов; ИДК – индекс доставки кислорода; УОК – ударный объем крови; Tst – тестостерон; MCH – содержание гемоглобина в эритроците; Ne – нейтрофилы; ЛДГ – лактатдегидрогеназа; ТГ – триглицериды; WBC – количество лейкоцитов; LYMF – количество лимфоцитов; PWD – показатель гетерогенности тромбоцитов; MPV – средний объем тромбоцитов.

Note: RBC – red blood cell; MCV – mean corpuscular volume; OI – oxygenation index; CO – cardiac output; Tst – testosterone; MCH – mean corpuscular hemoglobin; Ne – neutrophil; LDG – lactate dehydrogenase; TG – triglyceride; WBC – white blood cell; LYMPH – lymphocyte; PDW – platelet distribution width; MPV – mean platelet volume.

гемодинамики (УОК (-)), гормональной активности (тестостерон (-)), эритроцитарного звена системы крови (содержание гемоглобина в эритроците (+)), лейкоцитарного (количество нейтрофилов (+)) и ферментативной активности (ЛДГ (+)).

Фактор II в конце базового этапа подготовки включал 14 переменных с общей суммой дисперсии 33,19 %, из которых 10 имели (+) корреляционную связь, 4 (-) связь. Наибольшие весовые нагрузки по данному фактору имели такие показатели, как триглицериды (-), кортизол (+), нейтрофилы (+) и ЧСС (-). Высокую факторную нагрузку имели следующие переменные: ЛДГ (+), количество лейкоцитов (+), количество лимфоцитов (-) и содержание гемоглобина (+).

Фактор II на заключительном этапе подготовительного периода составил 24,26 % от общей совокупности дисперсии, из которых 6 переменных имели (+) корреляционную связь, 5 (-) связь. Ведущими параметрами с очень высокой теснотой связи оказались показатели ЛДГ (-), лимфоцитов (+), ширина и объем тромбоцитов (-).

Обсуждение результатов. При проведении исследований в области физиологии важной задачей является поиск взаимосвязей между параметрами, характеризующими функциональное состояние организма на разных его уровнях. Факторный анализ позволяет выявить структуру связей множества переменных, которые при использовании парной корреляции не выявляются [9]. Выявление связей с использованием факторного анализа углубляет понимание структурной организации сложной многокомпонентной системы и обеспечивает поиск биомаркеров различных физиологических состояний [12]. Интерпретация результатов факторного анализа требует знания фундаментальных основ предметной области и тщательного анализа результатов исследования, что обеспечивает выявление скры- тых факторов и разработку новых концепций или теорий.

Результаты факторного анализа исследуемых нами показателей позволили установить, что на физические нагрузки разных этапов подготовительного периода у спортсменов формируется специфический адаптационный комплекс параметров функционально-метаболического состояния организма. Полученная факторная структура демонстрирует особенности иерархии системных, клеточных и молекулярных механизмов обеспечения адаптации к воздействию физических нагрузок на этапах подготовительного периода. Адаптационные механизмы к физическим нагрузкам в подготовительном периоде реализуются системой крови по следующей схеме включения ее компонентов: доминирующая роль тромбоцитарного звена (I этап) - эритроцитарного звена (II этап) - реологических показателей крови (III этап). Доминирующими параметрами адаптационных процессов в системе гемодинамики на этапах подготовительного периода являлись: минутный объем кровотока и частота сердечных сокращений (I этап), показатель сатурации крови (II этап), общее периферическое сопротивление сосудов и ЧСС (III этап). Доминирующими параметрами метаболических процессов на этапах адаптации к физическим нагрузкам являлись: аланин -трансаминаза и аспартаттрансаминаза (I этап), мочевина (II этап), аспартаттрансаминаза (III этап).

Заключение. Результаты факторного анализа показателей клеточного состава системы крови, ее биохимических компонентов и гемодинамических параметров позволили установить, что на этапах подготовительного периода организм спортсменов на физические нагрузки отвечает комплексом переменных, характеризующих разную структуру функционально-метаболического состояния организма спортсменов.