Возрастные изменения адаптационных процессов у высококвалифицированных спортсменов мужского и женского пола

Методы иследования. Обследованы высококвалифицированные спортсмены женского и мужского пола юношеского (17-18 лет), первого (22-26 лет) и второго (40-46 лет) зрелого возраста, представители видов спорта с преимущественным циклическим характером нагрузки, направленной на развитие аэробной выносливости (длинные дистанции плавания, велоспорта, легкоатлетического бега – группа «выносливость») и скоростно-силовой выносливости (гиревой спорт – группа «сила»). Проведено 8 эмпирических серий исследований (по 4 для мужчин и женщин) по изучению механизмов адаптации (гормонального, метаболического, неспецифического, вегетативного нервного, гемодинамического и респираторного) с применением современных физиологических методов и технологий оценки адаптационных реакций и уровня функциональных возможностей, также изучены морфометрические и биоэнергетические параметры (рисунок 1). Исследования срочных механизмов адаптации проводились в стандартных условиях велоэргометрического теста ступенчато-возрастающей нагрузки, выполняемой не менее 5 минут в следующих режимах работы (W): аэробный (восстанавливающий) (W1 – 50 Вт, ЧСС – 130-140 уд/мин), аэробно-анаэробный (развивающий) (W2 – 100-120 Вт, ЧСС – 150-160 уд/мин), анаэробно-аэробный (W3 – 150-220 Вт, ЧСС – 170-185 уд/мин).

В качестве специфической нагрузочной пробы для пловцов использовался тест «дистанционное плавание», в котором моделировали следующие режимы: аэробный – ЧСС 130-140 уд/мин, продолжительность 1 час 30 мин; аэробно-анаэробный – ЧСС 150-156 уд/ мин, продолжительность 21-23 мин; анаэробно-аэробный – ЧСС 170-190 уд/мин, продолжительность 11-12 минут. Специфическое нагрузочное тестирование для гиревиков осуществлялось посредством силового упражнения «рывок гири», которое выполнялось в течение 10 мин. Режимы работы моделировались изменением веса гири: 16, 24, 32 кг. У спортсменок показатели изучались в разные периоды менструального цикла (МЦ). Статистическая обработка проводилась с помощью параметрических и непараметрических методов на персональном компьютере при использовании пакета программ STATISTICA 10.0, «OriginPro 8.5.1». Статистически значимые различия между выборками определялись с использованием t-критерия Стьюдента, Т-критерия Вилкоксона, U-критерия Манна-Уитни. Значимые различия считались при р<0,05.

Результаты. В качестве предпосылок к возрастным изменениям адаптационных процессов показаны особенности морфометрических и биоэнергетических параметров физического статуса, оказывающие влияние на снижение уровня функциональных резервов кислородтранспортных систем высококвалифицированных спортсменов мужского пола в возрасте 40-46 лет. На это указывает выявленное у спортсменов данного возрастного диапазона достоверное повышение массы тела (МТ) и длины окружности грудной клетки на вдохе, ограничение ее подвижности, а также снижение максимального потребления кислорода (МПК), установление корреляционной зависимости между этими параметрами при большей выраженности у гиревиков (коэффициент корреляции между МТ и МПК в группе «выносливость» r=-0,64, в группе «сила» r =-0,77, р<0,05).

В организме спортсменок возрастные изменения физического статуса были связаны, прежде всего, с перестройкой регуляции репродуктивной системы. У спортсменок 37-45 лет установлен преимущественно ановуляторный характер менструального цикла (АМЦ). Иммунохроматографический тест OVUPLAN LUX не подтверждал наличие овуляций в 72 % случаев. Уровень фолликулостимулирующего гормона на 2-3 день менструации, свидетельствующий о возможности наступления овуляции, значительно превышал пороговый (5-10 мМЕ/мл) [8] и в среднем значении был равен 25,4±1,42 мМЕ/мл. Результаты анализа динамики лютеинизирующего гормона (ЛГ) показали, что его нарастающий подъем, необходимый для овуляции, отсутствовал, а содержание ЛГ в межменструальном периоде превышало значения нормы для репродуктивного возраста, достигая величины 70,9±4,49 мМЕ/мл. Установленный сбой в уровне гормонов репродуктивной оси у спортсменок второго зрелого возраста является признаком иволютивно-возрастных процессов, что выражается в низкой степени сохранности овариально-менструального цикла (ОМЦ), в его перестройке на

Рисунок 1. Схема общей характеристики физиологических методов и изучаемых показателей в сериях экспериментальных исследований

ановуляторный характер (АМЦ) [18, 19, 20, 23]. Сдвиги функциональных и морфометрических параметров физического статуса у спортсменок 37-45 лет определены в снижении жизненного индекса (ЖИ) и резервов аппарата дыхания, что обусловлено достоверным увеличением индекса массы тела и опосредованным влиянием большой экскурсии грудной клетки (ДЭ), равной 8,21±1,12 см (коэффициент корреляции между ЖИ и ДЭ r =-0,52, р<0,05).

При оценке уровня биоэнергетических возможностей показано, что в анаэробно-аэробном режиме специфической работы повышение интенсивности продукции молочной кислоты (La) отмечается у спортсменов мужского и женского пола в возрастном диапазоне 16-26 лет. При этом большая доля анаэробного энергообеспечения установлена в возрастном диапазоне 22-26 лет (содержание молочной кислоты (Ме [min; max]) в группе «выносливость» 9 [6, 20] и в группе «сила» до 20 [6, 24] мМоль/л, р=0,000655). У спортсменов 37-46 лет отмечалось усиление продукции La при сравнительно низкой интенсивности специфической работы – в аэробно-анаэробном режиме.

В условиях нагрузочных влияний метаболических факторов утомления формировались возрастные различия в уровне неспецифической активности. Установлено, что у спортсменов мужского пола 17-18 и 40-46 лет формирование неспецифических адаптационных реакций отмечается на уровне повышенной активации, что говорит о сравнительно большем влиянии гуморальных факторов утомления на гомеостатические механизмы. В первом зрелом возрасте регистрировались реакции спокойной активации, что свидетельствует о снижении влияния метаболических факторов на гомеостатические механизмы. В возрастных группах спортсменок формирование неспецифических адаптационных реакций отмечается преимущественно на уровне спокойной активации. В динамике ОМЦ выявлено снижение неспецифической активности в его первой половине и повышение во второй. Очевидно, что повышение уровня неспецифической активности во второй половине ОМЦ связано с характерным для данного периода усилением гормональных регуляторных влияний (повышение содержания эстрогенов и гестагенов), стимулирующих повышение гуморального иммунитета и неспецифической резистентности.

Ведущими в поддержании адаптационных процессов энергообеспечения являются гормональные механизмы. Возрастные особенности гормональных реакций у высококвалифицированных спортсменов разного возраста и пола проявлялись в кинетике и величине диапазона реакции. У мужчин при работе в высокоинтенсивном режиме (анаэробно-аэробном) преобладала тенденция к усилению глюкокортикоидных реакций. В 40-46-летнем возрасте порог нагрузки для повышения продукции кортизола снижался до аэробно-анаэробного режима. В условиях специфической работы у гиревиков отмечается раннее избыточное усиление продукции кортизола свыше 930 нмоль/л (р<0,01). У спортсменок специфика глюкокортикоидных реакций была связана с их ослаблением в межменструальном периоде. Усиление регистрировали в менструальном и предменструальном периодах, в которых уровень эстрогенной насыщенности снижен.

Диапазон адаптационной реакции является основой приспособительных возможностей организма. В связи с этим были изучены особенности диапазона глюкокортикоидной реакции на основе величины статистического показателя интерквартильного размаха (IQR), отражающего уровень отклонений величины кортизола в организме в 50 % случаев. Сравнительно узкий диапазон глюкокортикоидной реакции у спортсменов 40-46 лет (IQR величины кортизола до 200 нмоль/л)

свидетельствовал о ее высокой устойчивости. В свою очередь высокая устойчивость избыточной глюкокортикоидной реакции у гиревиков 40-46 лет говорит о необходимости снижения специфической силовой нагрузки. В возрастных группах спортсменок с овариально-менструальным циклом показан сравнительно широкий диапазон глюкокортикоидной реакции (IQR величины кортизола до 500 нмоль/л), что указывает на ее высокую вариативность. Также у спортсменок с ОМЦ при выполнении работы в аэробно-анаэробном режиме диапазон глюкокортикоидной реакции повышался по мере увеличения эстрогенной насыщенности в период овуляции и снижался параллельно со снижением содержания эстрогенов в завершении МЦ. Очевидно, что именно на уровне средней мощности работы глюкокортикоидная реакция (и в частности ее диапазон) является наиболее чувствительной к циклическим изменениям гормонального фона, то есть к изменениям эстрогенной насыщенности.

Установлено, что в формирование возрастных особенностей функционального состояния кислородтранспортных систем высококвалифицированных спортсменов вносит вклад автономное регуляторное звено [21]. В возрасте 17-18 и особенно 22-26 лет показана наибольшая эффективность вегетативной регуляции сердечного ритма и функций гемодинамики. В 40-46-летнем возрасте в условиях анаэробно-аэробного режима работы у гиревиков выявляется достоверное

Рисунок 2.

Хронобиологические особенности спектральных характеристик вариабельности сердечного ритма в возрастных группах высококвалифицированных спортсменок

снижение парасимпатических влияний, что обусловливает повышение ИН свыше 230 усл. ед. (p<0,01), высокие хронотропные эффекты (прирост ЧСС свыше 147%, р<0,05), значительное увеличение ударного объема крови (УОК) до 36 %, (р<0,05) при снижении внешней работы миокарда (РЛЖ) с 87 % в 22-26-летнем возрасте и до 21 % в 40-46-летнем возрасте (р<0,01), повышение систолического артериального давления до 178,8±3,70 мм рт. ст. (р<0,01). У спортсменов, тренирующих аэробную выносливость при нагрузке, парасимпатический тонус достоверно не снижается, отмечается ослабление реагирования сердечно-сосудистой системы на нагрузку.

В возрастных группах высококвалифицированных спортсменок имеют место хронобиологические особенности автономных нервных механизмов и их влияний на сердечный ритм и гемодинамические функции [16, 17]. В условиях анаэробно-аэробного режима работы установлены повышение парасимпатического тонуса (НF), снижение надсегментарной активности в управлении сердечным ритмом (VLF), повышение УОК, РЛЖ у спортсменок с ОМЦ на 8-16 день, а у спортсменок с АМЦ – на 20-22 день (рисунок 2). Выявленные особенности свидетельствуют о различиях во временных периодах менструального цикла с высоким уровнем функциональных возможностей сердечно-сосудистой системы у высококвалифицированных спортсменок разного возраста.

При оценке вентиляторных реакций высококвалифицированных спортсменов определены возрастные особенности реактивности системы дыхания на уровне пороговых нагрузок [22]. Сравнительно высокая реактивность и сопряженность вентиляторной и газообменной функций, обеспечивающих эффективные паттерны дыхания на всех ступенях нагрузочного тестирования, показана в возрастном диапазоне 22-26 лет. В диапазоне 40-46 лет высокая эффективность паттерна дыхания поддерживается в условиях режимов сравнительно низкой интенсивности – аэробном и аэробно-анаэробном. При анаэробно-аэробном режиме работы выявлено снижение эффективности паттернов дыхания при большей выраженности у гиревиков. Так, у последних в анаэробно-аэробном режиме работы формируются условия для падения эффективности вентиляции – повышение вентиляторного эквивалента двуокиси углерода (ВЭСО2) до 47,32±1,92 л/мин (p<0,01), избыток СО2 и повышение дыхательного коэффициента (VCO2/VO2) до 1,02±0,02 усл. ед. (р<0,05), снижение кислородной стоимости дыхательного цикла (VО2/f), обусловливающего снижение доставки кислорода в легкие до 52,30±2,12 мл/мин/цикл. (p<0,001).

При оценке изменений в структуре дыхательной реакции спортсменок отмечено, что в динамике ОМЦ определен фазовый овуляторный сдвиг в сторону наибольшего усиления реактивности системы дыхания, что обусловливает повышение кислородной стоимости дыхания до 99,76±1,64 мл/мин/цикл. (p<0,05), формирование условий для напряжения кислородно- го режима, снижения его экономичности. Выражено влияние фактора постменструальной фазы ОМЦ на ослабление реактивности дыхания, которое приходится на 8-9 день и сопряжено с усилением парасимпатического тонуса (коэффициент корреляции между VCO2 и НF – r=-0,66), снижением элиминации СО2 из организма, падением энергетической стоимости дыхания до значений VО2/f = 80,13±1,14 (р<0,05). В динамике АМЦ повышение реактивности системы дыхания приходится на 20-22 день, что обусловлено усилением чувствительности к СО2 (наибольший прирост этого респираторного газа свыше 600 % в аэробно-анаэробном и свыше 800 % в анаэробно-аэробном режиме работы от исходного состояния покоя отмечен в данный период АМЦ). При таком газовом режиме формируются условия для гиперкинетики вентиляторной функции, повышается частота дыхания (36,82±2,69 цик∙мин-1, р<0,05) и вентиляторные эквиваленты кислорода (31,95±0,87 л∙мин-1, р<0,05) и двуокиси углерода (29,92±1,08 л∙мин-1, р<0,05), снижаются функциональные возможности аппарата дыхания. Необходимо отметить, на 20-22 день, несмотря на высокий прирост двуокиси углерода, параметры VCO2 имеют наименьшие значения (2102,16±10,37 мл•мин-1, р<0,01), то есть отмечена его низкая элиминация из организма. Между параметрами VСO2 и НF-компонентом также выявлена отрицательная зависимость (r=-0,87). То есть, сравнительно высокий реактивный ответ при нагрузке обусловлен низким исходным уровнем элиминации СО2, что способствует удержанию его больших величин в организме и определяет высокую реактивность дыхания.

Проведенные исследования позволили определить доминирующие механизмы адаптации при выполнении работы высокой интенсивности в анаэробно-аэробном режиме, раскрывающие особенности максимальных функциональных возможностей у высококвалифицированных спортсменов мужского пола разных периодов онтогенеза. В юношеском возрасте у спортсменов, тренирующих аэробную выносливость, выражено усиление гормонального механизма адаптации; у спортсменов, тренирующих скоростно-силовую выносливость, – метаболического механизма. В первом зрелом возрасте у спортсменов, тренирующих аэробную выносливость, выявляется усиление гормонального, метаболического и респираторного механизмов; у спортсменов, тренирующих скоростносиловую выносливость, выражен совокупный ответ, связанный с усилением основных физиологических механизмов адаптации. Во втором зрелом возрасте: у спортсменов, тренирующих аэробную выносливость, выражено ослабление реагирования на высокоинтенсивную нагрузку респираторного механизма при усилении метаболического; у спортсменов, тренирующих скоростно-силовую выносливость, имеет место совокупное избыточное усиление гормонального, метаболического вегетативного нервного и гемодинамического механизмов адаптации при ослаблении респираторного механизма.

Систематизация хронобиологических изменений в структуре вегетативной, гемодинамической и вентиляторной реакций позволила определить в возрастных группах спортсменок периоды менструального цикла, в которых достигается сравнительно высокий уровень функциональных возможностей сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Установлено, что в динамике ОМЦ наиболее благоприятный период наступает в первой его половине, а именно на 8-16 день, в динамике АМЦ – во второй его половине, а именно на 20-22 день.

Выводы.

Выявленные возрастные изменения адаптационных процессов могут быть использованы при прогнозировании функциональных возможностей высококвалифицированных спортсменов мужского и женского пола разных периодов онтогенеза с акцентом на период второго зрелого возраста.

Эффективность адаптационных процессов спортсменов второго зрелого возраста может быть снижена по основным причинам – неблагоприятным морфометрическим и биоэнергетическим сдвигам, несовершенству механизмов гормональной и нервной регуляции вегетативных функций, что вызвано изменением порога реагирования основных систем организма на высокоинтенсивную нагрузку.

При составлении тренировочных программ высококвалифицированных спортсменок разного возраста следует учитывать биологические особенности женского организма и, в частности, сохранность овуляторно-менструального цикла и его фазные регуляторные влияния на кислородтранспортные системы.

Перспективы дальнейших исследований связаны с реализацией полученных результатов в процессе медико-биологического сопровождения этапов многолетней подготовки, что позволит прогнозировать возрастные изменения адаптационных процессов, определяющие степень готовности организма высококвалифицированных спортсменов к пороговым нагрузкам.