Реакция систем организма на увеличенное сопротивление дыханию в группах с разным уровнем адаптационных возможностей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московского университета МВД России имени В.Я. Кикотя,

РЕАКЦИЯ СИСТЕМ ОРГАНИЗМА НА УВЕЛИЧЕННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ДЫХАНИЮ В ГРУППАХ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ АДАПТАЦИОННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ

С.В. Булатецкий

г. Рязань

В настоящее время механизмы общего адаптационного синдрома наиболее часто рассматривают в плоскости соотношения компонентов стресс-реализующей и стресс-лимитирующей систем [2, 3, 5]. Это могут быть врожденные и приобретенные функциональные системы, исполнительные механизмы, которых формируют реципрокные, антагонистически организованные результаты, что обеспечивает наиболее адекватное приспособление организма к различным внешним воздействиям [8, 9, 13].

Цель работы: оценить динамику механизмов общего адаптационного синдрома по активности стресс-реализующей и стресс-лимитирующей систем в условиях ступенчатого применения возрастающих величин инспираторных резистивных дыхательных нагрузок в группах с разным уровнем физической подготовленности (спортсмены высокой спортивной квалификации и студенты).

Материал и методы. Дополнительное респираторное сопротивление (ДРС) моделировалось величиной 40%Pmmax и 60%Pmmax от максимального внутриротового давления [6, 11]. Активность стресс-реализующей и стресс-лимитирующей систем оценивалась по изменению содержания в крови биогенных аминов, показателей перекисного окисления липидов и антиокислительной системы (ПОЛ-АОС) и особенностям вегетативной регуляции ритма сердца. В качестве метода оценки состояния неспецифических адаптационных механизмов применялся математический анализ ритма сердца [1]. Регистрация ЭКГ при ДРС 40%Pmmax и при 60%Pmmax осуществлялась аппаратно-программным комплексом «Варикард 1.41» с последующим математическим анализом ритма сердца [7, 12].

Результаты и их обсуждение. Изменение содержания биогенных аминов и показателей ПОЛ-АОС до и после ступенчатого возрастания резистивных нагрузок представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Изменение содержания биогенных аминов и показателей ПОЛ-АОС до и после ДРС величиной 40%Pmmax

Примечание: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001; **** - р<0,0001

Таблица 2. Изменение содержания биогенных аминов и показателей ПОЛ-АОС до и после ДРС величиной 60%Pmmax

Примечание: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001; **** - р<0,0001

Реализация резистивной дыхательной нагрузки величиной 40%Pmmax в обеих группах существенно изменяла процессы ПОЛ в сторону торможения: активность гидроперекиси липидов (ГП) упала до 84% от начального количества у студентов и 81% у спортсменов; концентрация малонового диальдегида плазмы (МДА) у студентов составила 95%, а у спортсменов - 93% от исходного количества. При действии ДРС 60%Pmmax, наоборот, отмечалось усиление ПОЛ: содержание ГП липидов у спортсменов возросло на 15% и на 22% у студентов, а МДА, соответственно, на 2% и 6% от исходного уровня. Концентрации адреналина и норадреналина возрастали прямо пропорционально величине ДРС (чем больше нагрузка, тем больше концентрация катехоламинов), достигнув максимума при нагрузке величиной 60%Pmmax, причём у студентов подъём адреналина был более выражен, как при 40%Pmmax (соответственно 131% и 114%), так и при 60%Pmmax (соответственно 164% и 125%).

Действие в течение 3-х мин ДРС величиной 40%Pmmax у студентов сопровождалось активацией АОС, о чем свидетельствовал рост общей антиокислительнойактивности плазмы и повышение активности каталаз, подъем которых составил 115% от исходного уровня. В отличие от студентов, у спортсменов данная нагрузка вызвала снижение общей антиокислительной активности плазмы до 88% при повышении активности каталаз до 109%. При нагрузке 60%Pmmax антиокислительнаяактивность плазмы и активность каталаз уменьшались, составляя соответственно 90% и 96% у студентов и 91% и 94% у спортсменов от исходного, что говорит об угнетении антиокислительных процессов при данной величине ДРС. Характер изменений концентрации серотонина зависел от величины ДРС: при нагрузках в диапазоне 40%Pmmax она повышалась (114% у спортсменов, 140% у студентов), а при ДРС величиной 60%Pmmax - снижалась до 85% от исходной у спортсменов и до 76% у студентов.

Как следует из полученных нами результатов, при нанесении средних по силе раздражителей (40%Pmmax) включаются стресс-лимитирующие (синтоксические) механизмы адаптации, при нанесении же сильных раздражителей (60%Pmmax) включаются стресс-реализующие (кататоксические) адаптивные механизмы, что согласуется с литературными данными [4, 6, 9, 10, 11].

Величина изменений концентрации биогенных аминов и показателей ПОЛ-АОС в условиях предъявления ДРС связана с уровнем физической подготовленности испытуемых. Кратковременное применение ДРС величиной 40%Pmmax активирует сохранительные (стресс-лимитирующие) механизмы адаптации; резистивная нагрузка 60%Pmmax вызывает активацию реципрокно организованных защитных (стресс-реализующих) механизмов адаптации. Чем выше уровень физической подготовленности испытуемых, тем меньше уровень стресс-реализующих механизмов, возникающих при ДРС.

Изменение показателей гемостаза у спортсменов и студентов до и после ступенчатого возрастания ДРС приведены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3. Показатели гемостаза до и после воздействия ДРС 40%Pmmax

Примечание: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001; **** - р<0,0001

Таблица 4. Показатели гемостаза до и после воздействия ДРС 60%Pmmax

Примечание: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001; **** - р<0,0001

ДРС величиной 40%Pmmax в каждой группе сопровождалось повышением активности механизмов противосвертывающей (уменьшение концентрации ?2-макроглобулина и ?1-антитрипсина, увеличение времени рекальцификации плазмы крови, концентраций гепарина и антитромбина-III) и фибринолитической(уменьшение в плазме концентрации растворимых комплексов мономеров фибрина, возрастание концентрации активатора плазминогена и продуктов деградации фибрина, рост суммарной фибринолитической активности плазмы, увеличение концентрации плазмина) системы крови.

Изменения регистрируемых показателей при действии ДРС величиной 60%Pmmax носили иной характер. Произошло уменьшение времени рекальцификацииплазмы крови, концентрации гепарина и антитромбина-III. Возрастало содержание ?2-макроглобулина и ?1-антитрипсина. Уровень растворимых комплексов мономеров фибрина возрастал, а концентрация активатора плазминогена уменьшалась. Суммарная фибринолитическая активность плазмы падала, а количество продуктов деградации фибрина уменьшалось. Содержание фибриногена в плазме крови, как и при действии ДРС величиной 40%Pmmax, также не изменялось. В отличие от предыдущей нагрузки концентрация плазмина у спортсменов уменьшалась, а у студентов незначительно увеличивалась. Полученные данные свидетельствуют, что при действии ДРС 60%Pmmax происходит активация системы свертывания с уменьшением активности антикоагулянтов и системы фибринолиза. В этих группах также оценено влияние ДРС на показатели вариабельности сердечного ритма (ВСР) (табл. 5, рис. 1).

адаптационный респираторный сопротивление амин

Таблица 5. Показатели ВСР в группах с разными функциональными возможностями при ступенчатом моделировании ДРС дыханию

Рисунок 1. Динамика показателей ВСР (в процентах) на увеличенное сопротивление дыханию в группах с разным уровнем физической подготовленности

Ступенчатое изменение ДРС величиной 40%Pmmax и 60%Pmmax вызвало не только количественные изменения, но и качественные различия регуляции сердечного ритма. Среднее значение показателя RMSSD, отражающего активность парасимпатического звена автономной регуляции сердечного ритма, в обеих группах перед исследованием были примерно одинаковы и находились в пределах нормы. В группе спортсменов ДРС разной величины привело к усилению влияния синусового узла на регуляцию сердечного ритма (соответственное повышение RMSSD на 34,5% и 55,5%), а в группе студентов - к ослаблению активности синусового узла (снижение RMSSD на 3,8% и 8,6%). Разная динамика показателя PNN50, отражающего относительную степень преобладания парасимпатического звена регуляции над симпатическим (повышение у спортсменов - на 56,8% и 75,8%, снижение у студентов - на 15,7% и 18,9% от исходных показателей), также свидетельствует о групповых различиях в регуляции сердечного ритма. Суммарный эффект влияния (SDNN) на синусовый узел симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы (АНС) у спортсменов выразился в усилении автономной регуляции (рост на 28,4% после ДРС величиной 40%Pmmax и на 30,3% - после ДРС величиной 60%Pmmax). У студентов, наоборот, произошло уменьшение стандартного отклонения всех RR интервалов: после первой нагрузки - на 5,4%, после второй - на 5,9%, что связано с усилением симпатической регуляции, которая подавляет активность автономного контура. Следует отметить, что в этой группе предложенная нагрузка не вызвала резкого снижения данного показателя, которое связано со значительным напряжением регуляторных систем, когда в процесс регуляции включаются высшие уровни управления и практически полностью подавляется активность автономного контура. Такая же динамика отмечается и по нормированному показателю суммарного эффекта регуляции - уменьшение коэффициента вариации (CV) у студентов (соответственно на 4,6% и 4,7%) и увеличение - у спортсменов (соответственно на 30,4% и 24,9%). Снижение амплитуды моды (АМо) в группе спортсменов на 19,6% после первой и на 24,4% после второй нагрузки указывает на повышение активности парасимпатического отдела АНС. В группе студентов ДРС величиной 40%Pmmax и 60%Pmmaxвызвало повышение АМо на 17,4% и 16,1%, что отражает повышение активности симпатического отдела АНС и более высокую мобилизацию органов системы кровообращения. Индекс напряжения регуляторных систем (стресс-индекс - SI), характеризующий состояние центрального контура регуляции и очень чувствительный к усилению тонуса симпатического отдела АНС после действия ДРС в группе спортсменов уменьшался (соответственно на 20,5% и 26,3% от исходного), а в сопоставляемой группе - увеличивался на 23,3% и 25,0% от исходного. Несмотря на динамику данного показателя, обращает на себя внимание тот факт, что после ДРС величиной 40%Pmmax и 60%Pmmax SI сохранялся в пределах значений популяционной нормы, т.е. используемая функциональная нагрузка практически не вызвала значительного напряжения регуляторных систем у студентов, а в группе спортсменов вообще привела к снижению стресс-индекса.

Для суждения о соотношении уровней активности центрального и автономного контуров регуляции у студентов и спортсменов мы проводили сравнение отношений средних значений низкочастотного и высокочастотного компонентов ВСР (коэффициент вагосимпатического баланса - LF/HF). У студентов на ДРС величиной 40%Pmmax имелась тенденция к уменьшению коэффициента вагосимпатического баланса с 4,061,83 до 1,940,59 (p>0,05), что свидетельствовало о снижении активности центрального регулятора, характерном для торможения стресс-реализующей и активации стресс-лимитирующей систем. У квалифицированных спортсменов на той же величине респираторной нагрузки практически не наблюдалось существенных сдвигов (соответственно, 3,610,75 и 4,152,12; p>0,05), что свидетельствует о больших адаптационных резервах (малочувствительности системы). На нагрузке величиной 60%Pmmax у студентов отмечалось повышение LF/HF с 1,940,59 до 3,801,62 (p>0,05), характеризующее рост централизации управления, т.е. увеличение мощности стресс-реализующих механизмов. В то же время спортсмены демонстрировали уменьшение отношений средних значений низкочастотного и высокочастотного компонентов ВСР - соответственно с 4,152,12 до 2,250,65 (p>0,05), - что свидетельствовало о включении стресс-лимитирующих механизмов.

Характеристикой степени централизации управления ритмом сердца у студентов и спортсменов может служить динамика индекса централизации (IC), показывающего отношение активности центрального контура регуляции к автономному контуру. ДРС величиной 40%Pmmax выявило у студентов тенденцию к уменьшению с 1,580,65 до 0,820,18 (p>0,05), что свидетельствовало о снижении централизации управления, характерном при торможении стресс-реализующих и активации стресс-лимитирующих механизмов. У спортсменов на той же величине нагрузки существенных сдвигов практически не наблюдалось (соответственно, 1,500,33 и 1,720,91; p>0,05), что свидетельствует о значительных адаптационных резервах. На резистивной нагрузке 60%Pmmax у студентов отмечался рост с 0,820,18 до 1,370,53 (p>0,05), характеризующий повышение централизации управления, т.е. увеличение мощности стресс-реализующих механизмов. У спортсменов, напротив, на ДРС 60%Pmmax наблюдалось некоторое снижение IC (с 1,720,91; до 0,990,34; p>0,05), т.е. запуск стресс-лимитирующих механизмов.

Выводы: 1. Нагрузочный оптимум (по критерию минимизации стресса) в группе спортсменов определяется на заведомо больших величинах дополнительного респираторного сопротивления, чем в группе студентов, что отражает более высокую адаптированность спортсменов к действию нагрузочных факторов.

2. Величина изменений концентрации биогенных аминов и показателей ПОЛ-АОС в условиях предъявления дополнительного респираторного сопротивления величиной 40%Pmmax и 60%Pmmax связана с уровнем физической подготовленности. Чем выше уровень физической подготовленности испытуемых, тем меньше уровень стресс-реализующих механизмов, возникающих при предъявлении дополнительного респираторного сопротивления.

3. Кратковременное применение дополнительного респираторного сопротивления величиной 40%Pmmax и 60%Pmmax при разном уровне физической подготовленности вызывает избирательную реципрокную активацию стресс-реализующих и стресс-лимитирующих механизмов, что может использоваться для целенаправленного управления функциональным состоянием организма.

Литература

1. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (методические рекомендации) // Вестник аритмологии. - 2001. - № 24. - С. 65-86.

2. Булатецкий С.В. Динамика неспецифических адаптационных механизмов как критерий оптимизации магнитных воздействий / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский, Е.П. Глушкова // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. - 2013. - № 2. - С. 49-53.

3. Булатецкий С.В. Изменение показателей стресс-реализующей и стресс-лимитирующей систем у спортсменов при применении дополнительного респираторного сопротивления / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский, В.Н. Морозов, В.И. Морозова // Клиническая лабораторная диагностика. - 2002. - № 10. - С. 11.

4. Булатецкий С.В. Особенности физиологического действия дополнительного сопротивления дыханию на механизмы регуляции // Вестник Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. Серия Медицина. - 2003. - № 5 (581). - С. 19-20.

5. Булатецкий С.В. Физиологические механизмы успешности профессиональной подготовки курсантов образовательных учреждений МВД России: автореф. дис. ... докт. мед. наук / С.В. Булатецкий. - Рязань, 2008. - 48 с.

6. Булатецкий С.В. Физиологические механизмы успешности профессиональной подготовки курсантов образовательных учреждений МВД России: дис. ... докт. мед. наук / С.В. Булатецкий. - Рязань, 2008. - 260 с.

7. Бяловский Ю.Ю. Анализ новых аппаратных технологий оценки ВСР / Ю.Ю. Бяловский, Ж.В. Сучкова, С.В. Булатецкий, С.А. Шустова // Вестник Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. Серия Медицина. - 2003. - № 5 (581). - С. 31-33.

8. Бяловский Ю.Ю. Вариабельность сердечного ритма и фрактальная нейродинамика в условиях локальных вибромагнитоакустических воздействий / Ю.Ю. Бяловский, С.В. Булатецкий, Ж.В. Сучкова // Физиология человека. - 2005. - Т. 31. - № 4. - С. 50-60.

9. Бяловский Ю.Ю. Неспецифические адаптационные механизмы в оптимизации тренирующих и реабилитационных мероприятий / Ю.Ю. Бяловский, С.В. Булатецкий, В.Н. Абросимов. - Рязань, 2006. - 384 с.

10. Бяловский Ю.Ю. Неспецифические механизмы адаптации в условиях применения различных величин дополнительного респираторного сопротивления / Ю.Ю. Бяловский, С.В. Булатецкий // В сборнике: Материалы научной конференции университета. посвященной 60-летию со дня основания Рязанского государственного медицинского университета имени академика И.П. Павлова на Рязанской земле. Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова, 2010. - С. 47-50.

11. Бяловский Ю.Ю. Системная организация адаптивной деятельности в условиях дополнительного респираторного сопротивления: дис. д-ра мед. наук / Ю.Ю. Бяловский. - Рязань, 1996. - 287 с.

12. Бяловский Ю.Ю. Сравнительный анализ аппаратно-программных комплексов, используемых для изучения вариабельности сердечного ритма / Ю.Ю. Бяловский, Ж.В. Сучкова, С.В. Булатецкий, С.А. Шустова // Вестник Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. Серия Медицина. - 2003. - № 5 (581). - С. 34-38.

13. Глушкова Е.П. Избирательность действия переменного магнитного поля на активность стресс-лимитирующей и стресс-реализующей систем / Е.П. Глушкова, С.В. Булатецкий // Российский научный журнал. - 2015. - № 6 (49). - С. 355-361.

Аннотация

Статья посвящена изучению механизмов общего адаптационного синдрома при использовании разных величин дополнительного респираторного сопротивления в группах с различным уровнем физического развития и адаптационных возможностей организма.

Ключевые слова: адаптационные механизмы, дополнительное респираторное сопротивление, стресс-реализующая и стресс-лимитирующая системы, физическая подготовленность, функциональное состояние.

Размещено на Allbest.ru