Влияние циркадных ритмов на физическую активность спортсмена

Как известно, для поддержания здоровья и хорошего самочувствия людям важна регулярная физическая активность. Однако, на ее эффективность влияет множество разных факторов, не менее важным из которых является соблюдение режима дня. Во многом поддержание суточного ритма зависит от внутренних биологических часов организма, или циркадных ритмов.

Циркадный ритм представляет собой эндогенную (автоколебательную) систему, он генерируется внутри организма сам собой и продолжает существовать даже в условиях изоляции: без света, часов или других внешних указа-телей времени. Период колебания разнится от 23 до 25 часов, но в среднем составляет около 24.2 часа. Циркадные ритмы играют ключевую роль в регу-ляции метаболизма, гормонального фона и поведения человека. Их влияние на физическую работоспособность является хорошо установленным, но достаточно сложным фактором, определяющим эффективность спортивной деятельности [1, 2].

Из-за расхождения периода наших внутренних часов и световых суток (в среднем расхождение составляет 12 минут в день), а также смены сезонов, когда длина светового дня укорачивается или удлиняется, перелётов через часовые пояса и других искусственных сдвигов времени возникает необходимость синхронизации внутреннего ритма с внешним 24-часовым циклом дня и ночи. Механизм, отвечающий за данную регуляцию, называют циркадной системой. Можно выделить два уровня системы регулирования циркадных ритмов в нашем организме – центральный, находящийся в гипоталамусе голов-ного мозга (супрахиазматическое ядро СХЯ), и периферический, располо-женный почти в каждом органе и ткани. Система регулирования следит не только за соблюдением фазы ритма, но и за тем, чтобы различные процессы в организме были согласованы друг с другом и с внешним миром.

Циркадный ритм как суточное колебание производительности основывается на молекулярных часах внутри клеток организма. Гены и белки образуют петлю обратной связи и регулируют производство друг друга, таким образом, составляя цикл [1].

Температура тела, являющаяся ключевым маркером готовности к нагруз-ке, достигает своего минимума рано утром (около 4-5 часов) и пика во второй половине дня (16-18 часов). Повышенная температура тела способствует снижению повышенной жесткости мышц, увеличению скорости нервных импульсов и эффективности метаболических процессов, что создает оптимальные условия для работы мышц. Параллельно наблюдается циркадная динамика гормонального профиля, уровень тестостерона, ассоциированного с анаболическими процессами и силовыми показателями, также склонен быть выше в дневное время, в то время как уровень кортизола, способствующего мобилизации энергии, естественным образом высок утром и снижается в течение дня [3].

Большое количество различных эмпирических исследований подтверждают, что пик показателей спортсменов (сила, выносливость, скорость, точность) наблюдается во второй половине дня. Доказано, что показатели максимальной произвольной силы, взрывной мощности, например высоты прыжка с противодвижением, и пиковой мощности в тесте Вингейта являются более низкими в утреннее время. Силовые и скоростные способности лучше развиваются в период с 16 до 18 часов [4]. Аналогичная тенденция также наблюдается для аэробной выносливости – её следует развивать с 17 до 18 часов. Значения потребления кислорода, лёгочной вентиляции и сердечного выброса при субмаксимальных нагрузках также часто оказываются выше в дневное и вечернее время. Кроме того, в это время у спортсменов интенсивнее протекают восстановительные процессы.

Важным регулятором данных взаимодействий является индивидуальный хронотип спортсмена, «жаворонок» или «сова». Качественный ночной сон, синхронизированный с циркадным ритмом (когда уровень мелатонина высок, а температура тела низкая), является главным условием для восстановления. Во время сна высвобождается гормон роста, который критически важен для репарации тканей и мышечного анаболизма. Исследования показывают, что «жаворонки» демонстрируют свой пик производительности раньше, чем «совы», хотя различие между утренними и вечерними показателями у людей с вечерним хронотипом часто более выражено. Это свидетельствует о том, что циркадная регуляция у «сов» может иметь большую амплитуду колебаний функционального состояния.

Несмотря на обширную доказательную базу, все ещё остаются недостаточно изученные аспекты. Множество исследований сфокусировано на влиянии времени суток на отдельные физические качества спортсмена, например, на силу или выносливость. В то время как меньшая часть из них включают оценку влияния времени суток на комплексные показатели, характерные для игровых видов спорта, например повторяющиеся спринтерские способности (RSA), и то, как хронотип вызывает реакцию на различные тренировочные стимулы.

Исходя из вышесказанного, целью этого исследования является комплексная оценка влияния времени суток на такие показатели, как: максимальная сила, анаэробная мощность и повторяющаяся спринтерская способность у спортсменов игровых видов спорта с учетом их индивидуального хронотипа.

Данное исследование ставит задачи:

• •    сформировать группы испытуемых на основе объективного определения хронотипа путем использования мюнхенского опросник хронотипа.

• •    оценить в стандартизированных условиях в утренние и вечерние часы: максимальную силу, анаэробную мощность и повторяющуюся спринтерскую способность.

• •    выявить количественные различия в динамике этих показателей между спортсменами с утренними и вечерними хронотипами.

Гипотеза исследования состоит в том, что негативное влияние раннего времени на спортивную результативность будет иметь избирательный характер в зависимости от хронотипа и тестируемого критерия. Наибольшая циркадная зависимость будет наблюдаться у показателей максимальной силы и анаэробной мощности, тех факторов, которые наиболее зависимы от температуры тела и нервно-мышечной эффективности. Выраженный пик циркадной зависимости будет наблюдаться у всех испытуемых в вечернее время, однако «совы» будут иметь значительный спад в утренние часы. Показатель повторяющейся спринтерской способности будет демонстрировать невыраженную зависимость от времени суток, при это его динамика у людей с вечерним хронотипом более выражена, чем у людей с утренним, из-за кумулятивного влияния утомления и снижения координации.

Для того чтобы проверить гипотезу было организовано эксперимен-тальное исследование, основанное на сравнительном анализе показателей физической работоспособности спортсменов в утренние и вечерние часы с уче-том их хронотипа.

В исследовании приняли участие 28 спортсменов, 16 – мужчины, 12 – женщины, занимающихся игровыми видами спорта в среднем 5,5 лет. У спортсменов отсутствовали острые и хронические заболевания, травмы и нарушения сна. За 24 часа до каждого тестирования спортсмены воздержались от интенсивных нагрузок, употребления кофеина и алкоголя. Режим сна и питания строго контролировался.

Для определения хронотипа использовался Мюнхенский опросник хронотипа [5]. На основе полученных данных участники тестирования были разделены на две группы: «жаворонки», 12 человек, и «совы», 16 человек.

Тестирование проводилось в два дня с интервалом не менее чем 48 часов. В случайном порядке участники проходили тесты в 8 утра и 6 вечера. Каждое тестирование начиналось со стандартизированной пятнадцатиминутной разминки, которая включала в себя легкий бег, растяжку и имитационные упражнения.

Оценка максимальной силы определялась на основе показателя одноповторного максимума (1ПМ) в приседаниях, максимального веса, который спортсмен может поднять в одном повторении приседания с правильной техникой. Эталонным выполнением считалась глубина приседа до параллели бедер с полом и сохранение естественного изгиба позвоночника. Для того чтобы оценить показатель максимальной силы использовалась силовая рама, олимпийский гриф и диски. Непосредственно перед тестом выполнялось 3 разминочных подхода, отдых между которыми был 4 минуты. Первый подход выполнялся с 50% от предполагаемого максимального веса, рассчитанного по формуле Бжицки, на 8 повторений, второй – 70% на 5 повторений, и третий – 85% на 2 повторения. При проведении основной части тестирования нагрузка увеличивалась постепенно на 5 кг до того момента, когда спортсмен мог выполнить только одно полное повторение с правильной техникой. Тест считался завершенным после двух последовательных неудачных попыток поднять вес.

При помощи теста Вингейта состоялась оценка анаэробной мощности спортсменов. Тестирование проводилось на велоэргометре, предварительно откалиброванном. После установки индивидуально подобранной высоты седла выполнялась разминка при нагрузке 50 Вт с тремя 3-секундными ускорениями. По сигналу спортсмен должен начать крутить педали с максимальной возможной скоростью из неподвижного положения. В течение первых 3 секунд нагрузка плавно увеличивалась от минимального сопротивления до 7,5% от массы тела спортсмена. Регистрировались показатели пиковой мощности (наибольшей мощности за 5-секундный интервал), средней мощности за весь тест, минимальной мощности, а также рассчитывался индекс утомляемости.

Для этого использовалась следующая формула:

пиковая мощность - минимальная мощность ∗ 100% пиковая мощность                   .

Тестирование повторяющейся спринтерской способности проводилось на дистанции 30 метров с дополнительной 5-метровой зоной для замедления. После разминки выполнялся один пробный спринт с 75% интенсивность для ознакомления с дистанцией. Основной тест состоял из 6 максимальных сприн-тов на 30 метров с 20-секундными интервалами пассивного отдыха между попытками. Старт давался из положения стоя со стандартизированной стартовой позиции. Рассчитывались показатели лучшего времени среди 6 спринтов, среднее время всех спринтов, общее время выполнения всех спринтов и процентное снижение производительности по формуле:

( худшее время - 1) ,100% . лучше е время

Между тестами выдерживались интервалы отдыха продолжительностью 20 минут, в течении которых спортсмены находились в сидячем положении и могли потреблять воду. Все тесты проводились в одинаковых условиях окружающей среды при температуре 20-22 °C и влажности 40-60 %.

Для обработки данных использовался пакет статистического анализа. Первичным методом анализа был двухфакторный дисперсионный анализ, где независимыми переменными выступали: время суток – внутригрупповой фактор с двумя уровнями (8 утра и 6 вечера), хронотип – межгрупповой фактор с двумя уровнями («жаворонки» и «совы»). Для каждого показателя оценивалось основное влияние времени суток, хронотипа и эффекта их взаимодействия. При обнаружении статистически значимых различий использовался постфактум тест Тьюки для множественных сравнений, и также дополнительно рассчитывались коэффициенты корреляции Пирсона для выявления взаимосвязи между различными физиологическими показателями и параметрами производительности. Уровень статистической значимости был установлен на отметке p <  0,0 .

Таблица 1

Сравнение показателей спортивной результативности у спортсменов с разными хронотипами

Показатель	Группа	8:00	18:00	Время суток(p)	Хронотип( p)	Взаимодейс твие(p)
1ПМ в приседаниях (кг):	«Жаворонк и»	125,5 ± 10,2	130,8 ± 9,5	˂0,001	0,325	0,018
	«Совы»	118,3 ± 11,7	132,5 ± 11,1
Тест Вингейта:
Пиковая мощность (Вт)	«Жаворонк и»	980 ± 85	1015 ± 78	˂0,001	0,215	0,009
	«Совы»	945 ± 92	1040 ± 88
Средняя мощность (Вт)	«Жаворонк и»	685 ± 62	710 ± 58	0,003	0,187	0,124
	«Совы»	665 ± 68	715 ± 63
Индекс утомляемости (%)	«Жаворонк и»	25,8 ± 3,1	23,1 ± 2,8	0,002	0,043	0,031
	«Совы»	28,9 ± 3,5	23,5 ± 2,9
Тест RSA:
Лучшее время (с)	«Жаворонк и»	4,25 ± 0,18	4,18 ± 0,16	˂0,001	0,278	0,265
	«Совы»	4,31 ± 0,21	4,20 ± 0,17
Общее время (с)	«Жаворонк и»	26,8 ± 1,2	25,9 ± 1,1	˂0,001	0,032	0,021
	«Совы»	27,9 ± 1,4	26,1 ± 1,2

Продолжение табл. 1

Индекс утомляемост и (%)	«Жаворо нки»	8,5 ± 2,1	6,9 ± 1,8	˂0,001	0,008	0,005
	«Совы»	11,2 ± 2,5	7,1 ± 1,9

Полученные результаты демонстрируют многогранное влияние циркадной регуляции на ключевые показатели спортивной результативности у спортсменов.

Исходя из данных таблицы, показатель максимальной силы демонстрирует значимое взаимодействие времени суток и хронотипа ( p = 0,018) . Комплексные данные показывают, что хоть и у всех спортсменов есть улучшение силовых показателей в вечернее время, у «сов» наблюдается значительно большее улучшение результатов, чем у «жаворонков» (табл. 1). Это можно объяснить особенностями циркадной регуляции температуры тела и гормонального профиля. У представителей вечернего хронотипа пик температуры тела приходится на более позднее время, что способствует улучшению эластичности мышечной ткани и проводимости нервных импульсов [6].

Анаэробная мощность показывает схожую закономерность. Для пиковой мощности было выявлено значимое взаимодействие времени суток и хронотипа ( p = 0,009) , в то время как для средней мощности оно практически отсутствует (р = 0,124) . Это говорит о том, что циркадные ритмы преимущественно влияет на способность к генерации максимального усилия, а не на общую анаэробную выносливость. С физиологической точки зрения это объясняется тем, что у разных мышечных волокон различная зависимость от времени суток – быстрые мышечные волокна могут быть более чувствительны к циркадным колебаниям температуры тела и нейромышечной эффективности.

Повторяющаяся спринтерская способность демонстрирует наиболее выраженные значения. Значимое взаимодействие времени суток и хронотипа для общего времени (р = 0,021) и индекса утомления (р = 0,005) подтверждает, что комплексные качества, требующие как физиологических, так и координационных способностей, наиболее чувствительны к хронотипу. У «сов» индекс утомления на 57,7% был выше, чем у жаворонков, что указывает на серьезные трудности с восстановлением между спринтами в неоптимальное для них время суток [3]. Данный результат имеет важное практическое значение, так как способность к повторным максимальным повторениям часто является определяющим фактором успеха в игровых видах спорта.

На основе данных результатов можно сделать вывод, что время суток оказывает значимое влияние на показатели максимальной силы, анаэробной мощности и повторяющейся спринтерской способности у спортсменов игровых видов спорта. Наибольшее улучшение результатов наблюдается в вечернее время по всем показателям. Индивидуальный хронотип, в свою очередь, является важным регулятором влияния времени суток на спортивную результативность. Наиболее чувствительными к времени суток и хронотипу оказались комплексные координационно-сложные качества, такие как повторяющаяся спринтерская способность. Индекс утомления в этом тесте у «сов» в утреннее время был значительно выше, чем у «жаворонков», что свидетельствует о серьезных нарушениях процесса восстановления между максимальными усилиями.

Выявленные закономерности имеют важное практическое значение для оптимизации тренировочного процесса и расписания соревнований. Для спорт-сменов-«сов» особенно нежелательно проведение утренних тренировок, направленных на развитие максимальной силы и спринтерских качеств.

Перспективы дальнейших исследований связаны с изучением долговременной адаптации к тренировкам в разное время суток, а также с исследованием возможностей коррекции циркадных ритмов для оптимизации спортивной результативности. Особый интерес представляет изучение молекулярных механизмов, лежащих в основе выявленных закономерностей.

Таким образом, полученные результаты подтверждают поставленную гипотезу о том, что влияние времени суток на спортивную результативность но-сит избирательный характер и зависит от индивидуального хронотипа. Также результаты исследования доказывают необходимость учета индивидуальных хронотипов при планировании тренировочного процесса и открывают новые возможности для повышения эффективности подготовки в игровых видах спорта.