Возрастные изменения показателей гемодинамики у спортсменов в процессе использования прерывистой нормобарической гипоксии

Введение. Современная спортивная деятельность предъявляет высокие требования к состоянию сердечно-сосудистой системы спортсменов. Во время интенсивной мышечной деятельности возникает недостаток кислорода, приводящий к возникновению тканевой гипоксии [11]. Важным компонентом компенсации тканевой гипоксии является сердечно-сосудистая система, определяющая доставку О 2 в органы и ткани [1, 6, 7, 10].

Чрезмерные объемы и интенсивность нагрузок в процессе тренировочной деятельности, применяемые в современной спортивной практике, часто приводят к нарушению сердечной деятельности и могут сопровождаться снижением резервных возможностей спортсмена. В связи с этим актуальной проблемой спортивной физиологии и медицины является изыскание новых, немедикаментозных методов, позволяющих повысить резервные возможности организма спортсмена.

В последнее время широкое распространение в спортивной практике получил метод интервальной нормобарической тренировки как средства повышения специфической устойчивости к дефициту О2 и расширения функциональных резервов газотранспортных систем организма спортсмена [5, 8]. При этом используются гипоксические воздействия, различные по своей величине и продолжительности, которые в практической деятельности спортсменов применяются без учета их возрастных особенностей, что часто приво- дит к ухудшению не только спортивных результатов, но и функционального состояния спортсменов, «истощению» физиологических функций [12–14].

Цель исследования. Оценить изменения показателей сердечно-сосудистой системы спортсменов-пловцов различного возраста и квалификации при двухнедельном курсе нормобарической гипоксической тренировки.

Материалы и методы. В исследовании принимали участие 76 спортсменов мужского пола в возрасте 10–18 лет, занимающихся плаванием в центре спортивной подготовки и имеющих квалификацию от первого юношеского разряда до мастера спорта, прошедших предварительное медицинское обследование на базе Областного врачебно-физкультурного диспансера. На проведение исследования было получено добровольное согласие родителей и спортсменов.

В ходе обследования испытуемые были разделены на три группы: 10–12 лет – младшая возрастная группа; 13–15 лет – средняя и 17–18 лет – старшая возрастная группа. Исследуемые первой группы имели первый юношеский и третий взрослый разряды; второй группы – второй и первый взрослый разряды; третьей группы – статус кандидатов в мастера спорта и мастеров спорта. Стаж занятий в спортивной секции исследуемых спортсменов младшей возрастной группы составил 2–4 года; средней – от 3 до 6 лет; старшей – от 7 до 10 лет. Средние показатели массы тела в первой возрастной группе составили 40,5±2,7 кг, во второй возрастной группе – 53,9±3,1 кг, в третьей группе – 68,2±3,8 кг.

Первый блок исследований включал в себя изучение реакции сердечно-сосудистой системы пловцов на ступенчато возрастающую гипоксию и определение оптимальных режимов для проведения прерывистой нормобарической гипоксической тренировки (ПНГТ).

В рамках второго блока исследования проводилась двухнедельная нормобарическая гипоксическая тренировка и изучение влияния ПНГТ на сердечно-сосудистую систему.

Артериальное давление (Рs и Рd) определялось общепринятым методом Рива-Рочи в модификации Н.С. Короткова с использованием тонометра МТ-20 (США). Частота сердечных сокращений (HR) и уровень кислородного насыщения крови (SaО 2 ) измерялись пульсовым оксиометром SO 3 DX (США), модель Mini SpО 2 . Систолический (Qs) и минутный объем сердца (Q) определяли в соответствии с рекомендациями А.З. Колчинской [10], с учетом возрастных особенностей исследуемых.

Оценка показателей сердечно-сосудистой системы проводилась в покое, а также при выполнении стандартной физической нагрузки на велоэргометре, составляющей 70 % от должного максимального потребления кислорода (70 % max VО 2 ) [2, 5]. При этом средние показатели мощности нагрузки составляли: в младшей возрастной группе – 120–130 Вт, в средней – 140–150 Вт, в старшей – 200–210 Вт.

Нормобарическая гипоксия моделировалась с помощью гипоксикатора «Тибет-4» (Сертификат соответствия № РОСС US. ИМО4.АО4336 от 27.11.2003, Россия, г. Новосибирск).

ПНГТ проводилась в течение двух недель по схеме: 5-минутное дыхание гипоксической газовой смесью (ГГС) с 10 % содержанием кислорода с дальнейшим 5-минутным дыханием атмосферным воздухом. Сеанс включал в себя 6 повторений. Гипоксическая тренировка проводилась ежедневно в течение 14 дней без прекращения плановых плавательных нагрузок, которые соответствовали предсоревновательному периоду подготовки спортсменов.

Статистическая обработка данных для расчета средней величины показателей, ее ошибки и критерия достоверности (t) Стьюдента проводилась с использованием компьютерной программы Statistiсa 5.5, адаптированной для биологических исследований.

Результаты и обсуждение. Исходя из задач первого блока было проведено исследование по определению устойчивости спортсменов к различным режимам гипоксического воздействия (табл. 1).

При воздействии нормобарической гипоксии 18–15–13–10–8 % О 2 отмечались возрастные различия в поддержании необходимого уровня кислородного обеспечения организма со стороны сердечно-сосудистой системы пловцов 10–18 лет (табл. 1). Так, результаты исследования показали, что уровень систолического давления в покое у спортсменов младшей возрастной группы (контроль) достоверно ниже, чем в старшей группе (p≤0,001), однако находится в пределах возрастной нормы. Уровень диастолического артериального давления во всех возрастных группах практически не различается и находится в пределах возрастных физиологических норм.

Результаты исследования свидетельствуют, что до курса ПНГТ в состоянии относительного мышечного покоя наиболее высокие показатели минутного объема крови отмечаются в младшей возрастной группе, что, возможно, связано с повышенным уровнем метаболических процессов [9]. Относительно низкие показатели минутного объема крови, отмечающиеся у спортсменов старшей возрастной группы, вероятно, связаны с экономизацией деятельности сердечно-сосудистой системы в покое.

Частота сердечных сокращений и систолический объем сердца также имеют свои особенности: при сравнительно низкой частоте сердечных сокращений в старшей возрастной группе систолический объем крови достоверно превышает данные в младшей и средней возрастных группах (табл. 1). Во всех возрастных группах в состоянии мы- шечного покоя отмечалась низкая частота сердечных сокращений по сравнению с физиологическими нормами, что, по-видимому, является результатом высокой тренированности спортсменов и экономизации деятельности сердца [2, 9].

Оценка реакции основных показателей гемодинамики у пловцов при действии возрастающей гипоксической гипоксии (табл. 1) свидетельствует, что в младшей возрастной группе достоверное увеличение минутного объема крови происходит при дыхании ГГС с 10 % О 2 , а в старшей возрастной группе «порог» изменения гемодинамических показателей отмечается при дыхании ГГС с 13 % О 2 .

Возрастные особенности системной гемодинамики у пловцов при различных уровнях нормобарической гипоксии (M±m)

Таблица 1

s 5 н ^ ф к

Содержание О 2 в газовой смеси, %

20,8 (контроль)

13

10

8

10–12 лет

13–15 лет

17–18 лет

10–12 лет

13–15 лет

17 – 18 лет

10–12 лет

13–15 лет

17–18 лет

10–12 лет

13–15 лет

17–18 лет

к к Kt Pi К

4 o'

(bf 4 (bf о

4 QO IT)

Ub 4 oo

oo^ Ch

4 QO

4 oo

(bf 4 Ch oo

4 oo

4

4 oo

4 (bf oo

§ О

с^ (bf 4 ОО ch

оо, 4

Ub 4 о

Ub 4 <4

41 (bf IT)

(bT 4

(bf 4

4 IT)

(bf 4 Ch

Ch (bf 4

4 IT)

4 QO IT)

й к к ^ 1 О

о 4 оо^ о

о 4 Ch (bf о

bf 4 о

Ub 4 oo

4

4

4

4 oo

4

4 oo

oo^ 4 oo

4 oo

Примечание. Различия достоверны по сравнению с при: * – p≤0,05; ** – p≤0,01.

Результаты исследования показали, что при дыхании гипоксическими газовыми смесями насыщение крови О 2 у спортсменов-пловцов снижается в зависимости от содержания О 2 в гипоксической газовой смеси (рис. 1). Установлено, что выраженное снижение SaО 2 в средней и старшей возрастных группах происходит при дыхании ГГС с 15–13 % О 2 (p≤0,01), при этом уровень насыщения артериальной крови О 2 в младшей

При этом достоверное увеличение частоты сердечных сокращений в младшей возрастной группе происходит при дыхании ГГС с 10 % О 2 , тогда как в средней и старшей возрастных группах частота сердечных сокращений увеличивается при дыхании ГГС с 13 % О 2 . Сравнительно небольшой рост систолического объема крови отмечается в младшей возрастной группе. Эти данные свидетельствуют о сравнительно высокой реактивности гемодинамики при возрастающей гипоксии у пловцов старшей возрастной группы и относительно низкой реактивности у пловцов младшего возраста.

данными в контроле (дыхание атмосферным воздухом) возрастной группе остается на достаточно высоком уровне.

Дыхание ГГС с 10 % О 2 способствует существенному снижению SaО 2 во всех возрастных группах, причем в младшей возрастной группе SaО 2 сохраняется на более высоком уровне, а при дыхании ГГС 8 % О 2 SaО 2 во всех возрастных группах выравнивается, снижаясь примерно до одного уровня (рис. 1).

Рис. 1. Динамика насыщения артериальной крови кислородом у пловцов при различных режимах нормобарической гипоксии.

∗ – достоверность различий по сравнению с контролем при p≤0,05

Эти данные свидетельствуют, что при равных условиях в младшей возрастной группе имеет место более высокое сродство гемоглобина к кислороду, поскольку при снижении содержания О 2 во вдыхаемом воздухе до 15–10 % в группе пловцов 10–12 лет уровень оксигенации падает в меньшей степени, что является эффективной реакциией компенсации гипоксической гипоксии [1, 7].

Использование ступенчато возрастающей гипоксической нагрузки с различным содержанием кислорода в гипоксической газовой смеси привело к заключению о том, что воздействие ГГС с 13 % О 2 , являясь «пороговой» величиной, приводит к незначительным изменениям со стороны газотранспортных систем организма, а воздействие ГГС с 8 % О 2 является раздражителем, близким к критическому уровню напряжения всех кислородотранспортных систем организма, и поэтому было исключено как возможный режим для проведения прерывистой нормобарической гипоксической трениировки.

Таким образом, по результатам исследования был выбран оптимальный режим гипоксической тренировки, который предполагал использование ГГС с 10 % содержанием кислорода.

Известно, что по мере увеличения продолжительности гипоксических воздействий в органах и тканях происходят структурные изменения микроциркуляторного русла, характеризующиеся пролиферацией капилляров, увеличением площади их поверхности, снижением диффузионных расстояний для О 2 , существенно изменяются показатели системной гемодинамики [1, 7].

Данные проведенного исследования свидетельствуют, что показатели артериального давления и частоты сердечных сокращений в покое у спортсменов всех возрастных групп до курса ПНГТ соответствуют возрастным нормам. Показатели артериального давления, полученные во время стандартных физических нагрузок, говорят о нормотоническом типе реакции у спортсменов всех возрастных групп. При этом у спортсменов различных возрастных групп отмечаются особенности в реакции сердечно-сосудистой системы на стандартную нагрузку. Отмечается преимущественное увеличение систолического объема крови в старшей группе (p≤0,05) и увеличение показателей ЧСС в младшей возрастной группе (табл. 2). Результаты исследования свидетельствуют, что до курса прерывистой нормобарической гипоксической тренировки относительный минутный объем кро- вообращения при стандартных нагрузках закономерно увеличивается: в младшей возрастной группе – в 2,5 раза (p≤0,05), в средней – в 3,5 раза (p≤0,05) и у старших спортсменов – в 3,8 раза (p≤0,05). При этом высокий уровень показателей относительного минутного объема крови в старшей возрастной группе сопровождается существенным увеличением систолического объема и частоты сердечных сокращений по сравнению с другими группами. При физических нагрузках динамика изменений систолического и диастолического давления практически не отличается от данных, отмеченных в группах до проведения курса прерывистой нормобарической гипоксической тренировки.

Таблица 2

Изменения системной гемодинамики у пловцов в покое и после стандартной физической нагрузки до и после двухнедельного курса ПНГТ с 10 % содержанием О 2 в ГГС (M±m)

Показатели			10–12 лет	13–15 лет	17–18 лет
Ps, мм рт. ст.	до ПНГТ	в покое	106,6±2,8	116,5±1,3	121,4±2,6
		после нагрузки	140,2±5,5***	132,6±3,4***	168,3±7,0***
	после ПНГТ	в покое	106,3±1,2	111,5±1,4	121,6±3,1
		после нагрузки	140,2±5,3***	130,3±2,8***	156,6±2,1***
Pd, мм рт. ст.	до ПНГТ	в покое	61,4±2,9	65,3±1,1	60,3±1,4
		после нагрузки	59,8±2,0	60,6±1,9*	55,3±1,8*
	после ПНГТ	в покое	60,2±1,9	62,3±2,3	61,3±3,0
		после нагрузки	60,2±2,3	60,3±2,5	53,3±3,0
HR, уд./мин	до ПНГТ	в покое	72,7±3,5	60,1±2,3	56,3±2,1
		после нагрузки	168,8±4,0***	161,7±3,4***	172,5±3,5***
	после ПНГТ	в покое	69,3±0,6	62,8±1,3	52,0±3,2
		после нагрузки	160,2±3,6***	154,3±3,0***	160,4±4,3***#
Qs, мл	до ПНГТ	в покое	39,8±3,1	43,5±2,7	58,1±1,5
		после нагрузки	50,9±3,4*	55,1±1,9**	97,5±6,9***
	после ПНГТ	в покое	40,6±2,3	45,9,±3,2	60,8±2,1
		после нагрузки	52,1±4,3*	52,4±2,3*	80,4±3,6***#
Q, мл/(мин∙кг)	до ПНГТ	в покое	77,5±14,0	56,1±5,3	60,4±2,7
		после нагрузки	194,2±17,1***	196,0±10,2***	230,7±15,8***
	после ПНГТ	в покое	78,7±4,9	58,7±3,2	61,5±3,3
		после нагрузки	189,5±27,1**	168,7±7,1***#	175,4±16,9***##

Примечание. * – p≤0,05; ** – p≤0,01; *** – p≤0,001 – достоверность различий по сравнению с покоем; # – p≤0,05; ## – p≤0,01 – достоверность различий по сравнению с данными до ПНГТ.

После курса ПНГТ существенных изменений системной гемодинамики в состоянии относительного мышечного покоя не отмечается во всех исследуемых группах. Однако полученные данные свидетельствуют, что после курса ПНГТ наиболее выраженные изменения системной гемодинамики при стандартных физических нагрузках отмечаются в старшей возрастной группе. Так, при стандартной физической нагрузке уровень минутного объема кровообращения закономерно увеличивается во всех возрастных группах (табл. 2), однако количественно его уровень оказался сниженным по сравнению с контролем (до курса ПНГТ) на 7,6 % в младшей возрастной группе, на 13,9 и 23,9 % (p≤0,05) соответственно у спортсменов средней и старшей возрастных групп, что указывает на положительное влияние курса прерывистой нормобарической гипоксической тренировки на показатели сердечно-сосудистой системы.

Во всех возрастных группах отмечена тенденция к снижению частоты сердечных сокращений при стандартной нагрузке, наиболее выраженная в старшей возрастной группе (на 12 уд./мин, p≤0,05), при этом известно, что снижение уровня компенсаторноприспособительных реакций при стандартных физических нагрузках свидетельствует об «экономизации» функций сердечно-сосудистой системы [9, 12].

Заключение. Полученные в исследовании данные свидетельствуют о том, что показатели сердечно-сосудистой системы спортсменов-пловцов в состоянии относительного мышечного покоя соответствуют физиологической норме, при этом отмечается «экономизация» показателей гемодинамики, наиболее выраженная в старшей возрастной группе. Однократное гипоксическое воздействие с постепенным снижением концентрации кислорода во вдыхаемой смеси сопровождается более выраженными изменениями центральной гемодинамики у пловцов старшей возрастной группы по сравнению с группой пловцов младшего возраста. Двухнедельный курс ПНГТ не приводит к значительным изменениям показателей гемодинамики в состоянии относительного мышечного покоя. Сравнительно низкий уровень минутного объема кровообращения и частоты сердечных сокращений при стандартных физических нагрузках (70 % max VО2) после курса прерывистой нормобарической гипоксической тренировки приводит к заключению о снижении реактивности и повышении экономичности системной гемодинамики у спортсменов, более выраженных в старшей возрастной группе. Основываясь на полученных данных, можно рекомендовать к использованию ПНГТ как средства для повышения функциональных возможностей сердечнососудистой системы спортсменов-пловцов.

• 1.    Балыкин М. В. Механизм кислородного обеспечения организма спортсменов в покое и при физических нагрузках максимальной мощности / М. В. Балыкин, Е. Д. Пупырева // Ульяновский медико-биологический журн. – 2013. – № 1. – С. 124–130.

• 2.    Белоцерковский P. Б. Эргометрические и кардиологические критерии физической работоспособности у спортсменов / Р. Б. Белоцерковский. – М. : Советский спорт, 2005. – 312 с.

• 3.    Бочаров М. И. Реакция гемодинамики человека на разные по величине гипоксические воздействия / М. И. Бочаров // Ульяновский медикобиологический журн. – 2012. – № 3. – С. 138–145.

• 4.    Ванюшин Ю. С. Адаптация сердечной деятельности и состояние газообмена у спортсменов к физической нагрузке / Ю. С. Ванюшин, Ф. Г. Ситдиков // Физиология человека. – 1997. – Т. 23, № 4. – С. 69–73.

• 5.    Волков Н. И. Кислородный запрос и вентиляционная стоимость мышечной работы / Н. И. Волков, Н. Д. Алтухов, С. В. Козырь // Вопр. экспериментальной и клинической физиологии дыхания : сб. науч. тр. – Тверь : Тверской гос. ун-т, 2007. – С. 64–73.

• 6.    Воротникова М. В. Реакции сосудов микрогемоциркуляции в головном мозге при физических нагрузках / М. В. Воротникова, Ю. Ф. Зерка-лова, М. В. Балыкин // Ульяновский медикобиологический журн. – 2012. – № 1. – С. 89–94.

• 7.    Изменения кислотно-основного состояния крови при гипоксии различного генеза / М. В. Балыкин [и др.] // В мире научных открытий. – Красноярск : Научно-инновационный центр, 2012. – № 2. – С. 23–26.

• 8.    Интервальная гипоксическая тренировка в подготовке пловцов высокой квалификации / Н. Ж. Булгакова [и др.] // Международная конф. по физиологии мышечной деятельности. – М., 2000. – С. 33.

• 9.    Карпман В. Л. Сердечно-сосудистая система и транспорт кислорода при мышечной рабо-

  те / В. Л. Карпман. – М. : ЦОЛИФК, 1985. – 32 с.

• 10.    Колчинская А. З. Интервальная гипоксическая тренировка в спорте высших достижений / А. З. Колчинская // Спортивная медицина. – 2008. – № 1. – С. 9–24.

• 11.    Колчинская А. З. Недостаток кислорода и возраст / А. З. Колчинская. – Киев : Наукова думка, 1964. – 336 с.

• 12.    Меерсон Ф. З. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам / Ф. З. Меер-сон, М. Г. Пшенникова. – М. : Медицина, 1988. – 256 с.

• 13.    Меерсон Ф. З. Адаптация к периодической гипоксии в терапии и профилактике / Ф. З. Ме-ерсон, В. П. Твердохлиб, Б. А. Фролов. – М. : Наука, 1989. – 70 с.

• 14.    Пшенникова М. Г. Роль генетических особенностей организма в адаптации к гипоксии / М. Г. Пшенникова // Патогенез. – 2008. – Т. 6, № 3. – С. 82–83.

• 15.    Сагидова С. А. Влияние гипоксической нагрузки на изменения микроциркуляторного русла в различных отделах сердца крыс / С. А. Саги-дова, М. В. Балыкин // Ульяновский медико-биологический журн. – 2012. – № 1. – С. 82–88.