Влияние гипероксической газовой смеси на восстановление показателей сердечно-сосудистой системы пловцов с различным типом вегетативной регуляции

Введение. Выполнение физической нагрузки в водной среде ограничивает возможность доступа кислорода в организм и увеличивает вероятность возникновения гипоксемических состояний у пловцов, что влечет за собой снижение физической работоспособности. Кроме того, в условиях увеличения объема и интенсивности тренировочных и соревновательных нагрузок проблема поиска эффективных средств и методов восстановления спортсменов стоит наиболее остро. Ингаляция гипероксической газовой смесью является экстренным и эффективным средством восстановления дефицита кислорода в организме.

Рекомендации по использованию газовых смесей с повышенным содержанием кислорода в практике спорта весьма противоречивы. В работах ряда авторов показано, что использование гипероксических смесей повышает работоспособность [7, 8], уменьшает накопление лактата при физических нагрузках [5], нормализует процессы возбуждения и торможения в центральной нервной системе [4]. Однако в работах А.С. Радченко (2018) и B. Sperlich (2016) не выявлено положительных эффектов использования гипероксии на организм спортсменов [3, 5].

Одним из факторов, определяющих спортивную работоспособность, является состояние вегетативной нервной системы (ВНС), которая контролирует и изменяет состояние тканей и органов, приспосабливая их к деятельности целостного организма при изменении факторов внешней среды [1]. Можно предположить, что эффективность использования газовой смеси с повышенным содержанием кислорода в тренировочном процессе пловцов будет зависеть от исходного состояния ВНС. В связи с этим исследование, направленное на изучение эффектов гипероксической газовой смеси на восстановление показателей сердечно-сосудистой системы (ССС) пловцов с учетом типа вегетативной регуляции, является актуальным.

Материалы и методы. В исследовании принимали участие пловцы мужского пола (n=30) в возрасте 16-17 лет, специализирующиеся на средних дистанциях. Спортивная квалификация – I взрослый разряд и КМС.

Исследование проводили по схеме линейного эксперимента (сравнение результатов на одной группе испытуемых): 1-е исследование – без применения гипероксиче-ской смеси, 2-е исследование – использование гипероксической смеси после выполнения специальной нагрузки. Интервал времени между исследованиями составил 3-5 дней.

Исследуемые были разделены на три группы в зависимости от исходного типа вегетативной регуляции: 1-я группа (ваготония) – в регуляции ритма сердца преобладает парасимпатический отдел ВНС, ИН < 30 усл.ед., тип спектра: HF>LF>VLF, n=8), 2-я группа (нормотония) – уравновешенное влияние отделов ВНС на сердечную деятельность, ИН=30-100 усл.ед., тип спектра: HF>LF>VLF n=16), 3-я группа (симпатикото-ния) – преобладает активность симпатического отдела ВНС, ИН>100 усл.ед., тип спектра: LF>HF>VLF, n=6).

Регистрацию частоты сердечных сокращений (ЧСС) и артериального давления (АД) проводили в состоянии покоя до нагрузки, во время нагрузки, на 10-й и 20-й мин срочного восстановления с помощью кардиомонитора сердечного ритма Polar RCX 5. Рассчитывали гемодинамические показатели: систолический объем (СО), минутный объем крови (МОК), двойное произведение (ДП), пульсовое давление (ПД).

В качестве физической нагрузки был выбран специальный максимальный тест (6*50м), который используется для определения специальной выносливости пловцов на средние дистанции и является нагрузкой анаэробно-гликолитической направленности. Ингаляция гипероксической смесью проводилась при помощи портативного кислородного концентратора Life Style, производитель Air Sep (США). Воздух подавался при вдохе через лицевую маску. Выдыхаемый воздух поступал в усредняющую емкость и далее в атмосферу. Спортсмены дышали газовой смесью с концентрацией кислорода 93±3%. Статистическая обработка данных проводилась при помощи программы Statistica version 10. Все переменные имели нормальное распределение по тесту Колма-горова-Смирнова. Для оценки достоверности различий был использован непараметрический критерий Вилкоксона.

Результаты исследования и их обсуждение. Показатели центральной гемодинамики у пловцов в условиях относительного покоя соответствовали возрастным нормам для людей данного возраста. Статистически значимые различия по показателям сердечно-сосудистой системы были выявлены у спортсменов с разным исходным типом вегетативной регуляции (таблица).

У спортсменов с повышенной активностью парасимпатического отдела ВНС (ваготония) в условиях относительного покоя отмечены наименьшие значения ЧСС, САД, ДАД, ДП и наибольшие ПД, СО (при р<0,05) по сравнению с показателями в группах «нормотония» и «симпатикотония». У спортсменов с повышенной активностью симпатического отдела ВНС, напротив, отмечались самые высокие значения ЧСС, САД, ДАД, ДП и наименьший СО (при р<0,05) по сравнению с ваготониками и норма-тониками. Данные отличия характеризовались усилением активности симпатоадреналовой системы, укорочением АВ-проводимости, а также повышением энергетической потребности миокарда в кислороде. По мнению исследователей, режим функционирования ССС у симпатотоников является наиболее затратным [1].

При выполнении специальной максимальной нагрузки у пловцов всех типологических групп отмечено существенное увеличение показателей центральной гемодинамики. Изменения в работе сердечно-сосудистой системы пловцов в ответ на физическую нагрузку зависят от исходного состояния вегетативной нервной системы (таблица). При выполнении специального максимального теста у спортсменов с преобладанием холинергической регуляции сердечной деятельности («ваготония») прирост показателей ЧСС, САД, ДАД значимо ниже по сравнению с группами «нормотония» и «симпатотония». В группе «симпатикотония» отмечены самые высокие показатели ЧСС, САД, ДАД и самые низкие показатели СО, что свидетельствует о чрезмерной активации симпатического отдела ВНС при выполнении физической нагрузки и усилении хронотропной функции. В группе «ваготония» инотропный резерв ССС при выполнении специфической нагрузки проявляется наиболее значимо, о чем свидетельствует увеличение показателей СО (таблица). Несмотря на различную динамику таких показателей, как ЧСС, САД, ДАД, СО, при выполнении специального теста, интегральный показатель МОК не имел значимых различий у спортсменов разных типологических групп.

Таблица

Показатели центральной гемодинамики пловцов при выполнении специального максимального теста

Показатели	Ваготония 1-я группа	Нормотония 2-я группа	Симпатикотония 3-я группа
Покой
ЧСС, уд/мин	63,33±1,20*л	67,88±1,34°	74,43±1,35
САД, мм рт. ст.	122,14±1,38*л	126,16±1,43°	129,89±1,21
ДАД, мм рт. ст.	70,43±2,40*л	75,63±2,28°	81,94±2,39
ПД, мм рт. ст.	51,71±1,97	50,53±2,10	47,95±2,51
СО, мл	74,70±1,12*л	70,99±1,33°	65,92±1,58
МОК, л/мин	4730,75±154,55	4818,80±177,93	4906,43±160,02
ДП, усл. ед.	77,35±2,78*л	85,64±2,01°	96,68±2,22
Нагрузка
ЧСС, уд/мин	179,60±1,50*л	184,38±1,16°	191,75±2,09
САД, мм рт. ст.	188,60±2,11*л	193,78±2,18°	198,87±2,35
ДАД, мм рт. ст.	61,00±1,87*л	69,75±1,83°	75,20±2,09
ПД, мм рт. ст.	127,60±1,85	124,03±1,98	123,37±1,79
СО, мл	118,00±1,37*л	111,27±2,33°	107,49±2,53
МОК, л/мин	21192,1±611,02	20515,9±689,6	20611,2±67,1
ДП, усл. ед.	338,73±3,75*л	356,55±3,28°	381,33±3,59
10-я мин срочного восстановления
ЧСС, уд/мин	91,25±1,36*л	95,13±2,04°	100,57±1,17
САД, мм рт. ст.	125,43±1,64*л	129,36±1,73°	134,25±1,15
ДАД, мм рт. ст.	68,14±1,61*л	74,25±1,73°	79,89±1,79
ПД, мм рт. ст.	57,29±2,28	55,11±2,53	54,36±2,15
СО, мл	78,87±1,77*л	74,11±2,26°	70,35±1,86
МОК, л/мин	7196,8±356,2	7050,08±402,6	7075,1±323,2
ДП, усл. ед.	114,45±2,24*л	123,06±1,96°	135,15±2,57
20-я мин срочного восстановления
ЧСС, уд/мин	81,14±2,01*л	87,63±1,51°	92,50±1,90
САД, мм рт. ст.	120,71±1,97*л	125,19±2,23°	129,50±2,00
ДАД, мм рт. ст.	71,86±2,43*л	77,47±1,97°	83,75±1,25
ПД, мм рт. ст.	48,85±2,06	47,72±1,96	45,75±2,54
СО, мл	72,41±2,49*л	68,48±2,65°	63,73±3,03
МОК, л/мин	5875,35±261,02	6000,90±306,05	5895,03±2874
ДП, усл. ед.	97,94±1,95*л	109,70±1,76°	119,79±2,19

Примечания: * - достоверное различие между 1-й и 2-й группами при р<0,05; А -достоверное различие между 1-й и 3-й группами при р<0,05: ° - достоверное различие между 2-й и 3-й группами, прир<0,05.

Таким образом, поддержание необходимого уровня кровообращения при выполнении специального теста обеспечивается разными механизмами: у ваготоников за счет усиления инотропной функции сердца, у симпатотоников - за счет усиления хронотропной функции, у нормотоников в равной степени задействован ино- и хронотропный механизм.

Спортсмены с разным типом вегетативной регуляции имели значимые различия по скорости восстановления показателей сердечно-сосудистой системы после выпол- нения специального максимального теста (таблица). На 10-й и 20-й мин срочного восстановления были выявлены различия по показателям ЧСС, САД, ДАД, ДП, СО у спортсменов с разной активностью отделов ВНС: наименьшие значения показателей отмечены в группе ваготоников, наибольшие – в группе симпатотоников.

Таким образом, первое тестирование (без гипероксии) позволило выявить различную реакцию сердечно-сосудистой системы на нагрузку и скорость восстановления показателей после выполнения максимального теста у спортсменов с разным типом вегетативной регуляции сердечной деятельности. В группе «симпатикотония» на всех этапах исследования зарегистрированы самые высокие показатели ЧСС, САД, ДАД, ДП, что свидетельствует о чрезмерной активации симпато-адреналовой системы в ответ на внешнее воздействие. Повышенная активность симпатического отдела ВНС в регуляции деятельности сердца может стать лимитирующим фактором в достижении определенного уровня работоспособности и явиться одним из факторов возникновения предпатологических и патологических состояний со стороны ССС у спортсменов при повышенном объеме физических нагрузок.

Повторное тестирование с использованием газовой смеси с повышенным содержанием кислорода проводили через 3-5 дней. Испытуемые дышали газовой смесью с повышенным содержанием кислорода в течение 10 мин после выполнения максимального теста. В процессе срочного восстановления в течение 20 мин регистрировали ЧСС, измеряли артериальное давление, рассчитывали показатели СО, ПД, ДП.

Анализ показателей центральной гемодинамики выявил различия по показателям ССС в процессе срочного восстановления после использования гипероксической смеси между спортсменами с разным исходным тонусом ВНС. В частности, у пловцов с исходным преобладанием парасимпатического отдела ВНС в регуляции ритма сердца отмечено увеличение ДАД, снижение ПД, СО на 10-й минуте восстановления (при р<0,05) по сравнению с тестом без применения гипероксии (рисунок 1А). У 2-й группы (нормотония) выявлено снижение САД, ПД, СО, МОК, ДП и повышение ДАД на 10-й минуте восстановления (при р<0,05) по сравнению с тестом без использования гипе-роксии (рисунок 2А).

К 20-й минуте восстановления у пловцов-ваготоников и нормотоников в тесте с применением гипероксии после нагрузки значительных изменений со стороны центральной гемодинамики не наблюдалось, что указывало на нивелирование гиперокси-ческого эффекта, выявленного на 10-й мин.

Рисунок 1. Показатели сердечно-сосудистой системы на 10-й мин срочного восстановления у пловцов группы «ваготония» (А) и «нормотония» (Б)

Примечание:---- - без гипероксии,---- - с гипероксией

* - различия статистически значимы при р<0,05 между показателями в тесте без гипероксии и с использованием гипероксии.

Наиболее значимые изменения показателей сердечно-сосудистой системы при использовании гипероксической смеси были выявлены у пловцов с преобладанием симпатического отдела ВНС в регуляции ритма сердца (рисунок 2).

На 10-й мин срочного восстановления после использования гипероксической смеси показатели ЧСС, САД, ПД, СО, МОК, ДП, ДАД изменились в среднем на 10-12% по сравнению с тестом без использования гипероксии (рисунок 2А).

А)

Рисунок 2. Показатели сердечно-сосудистой системы на 10-й мин (А) и 20-й мин (Б) срочного восстановления у пловцов группы «симпатикотония»

Примечание:        - без гипероксии,          - с гипероксией

* - различия статистически значимы при р<0,05 между показателями в тесте без гипероксии и с использованием гипероксии.

Б)

К 20-й минуте срочного восстановления достоверность различий между показателями сердечно-сосудистой системы в тесте без гипероксии и с гипероксией сохранилась (при р<0,05), хотя отмечено ослабление гипероксического эффекта: разница между показателями составила 5-6% по сравнению с тестом без использования гипероксии.

Заключение. Использование гипероксической газовой смеси после выполнения максимального теста приводит к однонаправленным изменениям со стороны сердечнососудистой системы у спортсменов всех типологических групп: происходит ускорение процессов восстановления. Вероятно, физиологический механизм воздействия гипе-роксической смеси на организм имеет общие закономерности. Однако степень выраженности этих изменений различна. Можно предположить, что соотношение активности парасимпатического и симпатического звена в регуляции функций организма влияет на хеморецепторную чувствительность сосудов к кислороду и вызывает разную по величине и длительности реакцию со стороны сердечно-сосудистой системы при использовании дыхательной смеси с повышенным содержанием кислорода. Как показали исследования, реакция сердечно-сосудистой системы спортсменов с преобладанием холинергической регуляции сердечной деятельности на воздействие гипероксии выражена незначительно и к 20-й мин срочного восстановления полностью нивелируется. Наибольший эффект гипероксического воздействия на восстановительные процессы аппарата кровообращения после выполнения максимальной нагрузки отмечен у спортсменов с преобладанием адренергической регуляции сердечной деятельности. Полученные результаты позволяют использовать индивидуально-типологический подход к выбору эффективных внетренировочных средств повышения работоспособности и ускорения процессов восстановления в спорте.