Влияние спортивных физических нагрузок на регуляторно-адаптивные возможности кардио-респираторной системы организма студентов

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

03.03.01 - Физиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Влияние спортивных физических нагрузок на регуляторно-адаптивные возможности кардио-респираторной системы организма студентов

Гречишкина Светлана Станиславовна

Майкоп - 2012

Работа выполнена на кафедре физиологии ФГБОУ ВПО «Адыгейский государственный университет»

Научный руководитель:Шаханова Ангелина Владимировна

доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты: Покровский Владимир Михайловичзаслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой нормальной физиологии ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет»,

Водолажская Маргарита Геннадьевна

доктор биологических наук, профессор, заведующая научно-исследовательской лаборатории биомедицины ГОУ ВПО «Ставропольский государственный университет»,

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО "Смоленская государственная академия физической культуры, спорта и туризма"

Защита диссертации состоится «30» мая 2012 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.001.07 в Адыгейском государственном университете по адресу: 385000, Республика Адыгея, г. Майкоп, ул. Пионерская, 260, конференц-зал научной библиотеки АГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Адыгейского государственного университета, с авторефератом на сайте ВАК http://www.vak.ed.gov.ru и на сайте Адыгейского государственного университета www.adygnet.ru.

Автореферат разослан «28» апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат биологических наук, доцентН.Н. Хасанова

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Значительное место в жизни определенной части студентов занимает спорт, который является в определенной мере антистрессовым фактором (А.А. Виру, 1980-1990). Спортивные физические нагрузки играют важную роль в формировании функциональных резервов организма (А.В. Чоговадзе, 1984; А.Г. Дембо, 1984, 1989; В.А. Карпман, 1988; А.А. Шаханова, 1998; А.Д. Викулов, 2001; Н.И. Иванова, 2003; J.P. Boineau, 2007; R. Almansbaa, E. Franchinib, 2007; D. Corrado, 2008). В то же время тренировочная и соревновательная деятельность параллельно с учебными нагрузками в вузе предъявляет повышенные требования к функциональным возможностям организма, что особенно характерно для спортивных игр, единоборств, легкой атлетики. Любое несоответствие объема и интенсивности физической нагрузки адаптивным возможностям организма может вызвать целый ряд изменений в функциональных системах гомеостатического уровня, изменить регуляторно-адаптивный статус организма, предопределяя настоящий и дальнейший ход адаптации (В.И. Томилин, 1994; Т.В. Красноперова, 2005; Ф.А. Иорданская, 2006; М.Г. Водолажская, 2008; В.Р. Горст, 2009; M. Joyner, E. Coyle, 2007; B.J. Maron, 2009; M.A. Rocha, 2011).

Вопросы влияния спортивных физических нагрузок на функциональное состояние и адаптивные возможности организма, как правило, рассматриваются без учета состояния регуляторных механизмов. Анализ выявляемых сдвигов физиологических параметров, даже в сопоставлении с мощностью выполненной работы, не позволяет получить исчерпывающую характеристику адаптационных возможностей организма, если не определяется другой важнейший показатель его функционального состояния - качество управления резервами. При этом ритм сердца, обусловленный двумя основными механизмами системы управления - центральным и автономным, рассматривается как достаточно объективный индикатор качества управления резервными возможностями целостного организма (В.В. Васильева, 1974; Н.А. Агаджанян, 1984, 2006; Р.М. Баевский, 1984-1999; В.М. Покровский, 1987-2010; Н.И. Шлык, 2009; Т.Е. Батоцыренова, 2011; А.А. Кузьмин, 2011; M. Pomeranz, 1985; R. Zhang, 2002; L.T. Uusitalo, 2007). Переход от срочного этапа к устойчивой долговременной адаптации под влиянием спортивных физических нагрузок основан на формировании функциональных изменений, прежде всего, в сердечно-сосудистой системе и в ее регуляторных механизмах (Н.И. Шлык, 2000-2011; И.И. Шумихина, 2005, В.М. Михайлов, 2005; О.А. Бутова, 2005; А.А. Кузьмин, 2011).

В плане сказанного представляется актуальным исследование влияния спортивных физических нагрузок различной направленности на качество регулирования и адаптивные возможности сердечно-сосудистой системы.

Поставленная для рассмотрения фундаментальная проблема адаптационной физиологии требует системного подхода. В функциональную адаптивную систему, обеспечивающую конечный спортивный результат, входит наряду с сердечно-сосудистой и дыхательная система, как адаптационно-ресурсная составляющая организма, играющая важную роль в обеспечении гомеостаза (С.Б. Тихвинский, 1975; Ю.М. Шапкайц, 1984; Т.Д. Кузнецова, 1989; Е.А. Трутнева, 1999; А.Б. Иванов, 2004; О.А. Бутова, 2008-2010; И.С. Беленко, 2010). В данном контексте показатели функциональных и резервных возможностей дыхательной системы могут служить дополнительным инструментом для более тщательного анализа развития долговременных механизмов адаптации организма под влиянием регулярных спортивных физических нагрузок (И.С. Бреслав, 1991; В.М. Покровский, 2010; Э.М. Османов, 2007; A.T. Lovering, H.C. Haverkamp, 2005).

Несмотря на большое количество исследований, посвященных проблемам адаптации кардиореспираторной системы к спортивным физическим нагрузкам, отсутствуют достаточные сведения о характере вегетативной регуляции сердечного ритма, формировании функциональных резервов кардиореспираторной системы, закономерностях перестроек в регуляторно-адаптивном статусе организма студентов в условиях различных форм организации спортивной деятельности в вузе. При этом функционально-адаптивные перестройки в рамках секционных занятий спортом у студентов, не имеющих спортивного разряда, практически не изучены, что не позволяет эффективно решать вопросы оптимизации двигательной деятельности для сохранения здоровья и восстановления работоспособности, проводить соответствующие профилактические и коррекционные мероприятия по предупреждению психоэмоциональных перегрузок в процессе обучения в вузе.

Цель диссертационного исследования: определить влияние спортивных физических нагрузок на регуляторно-адаптивные возможности кардиореспираторной системы организма студентов.

Задачи исследования:

выявить изменения показателей вариабельности сердечного ритма и определить состояние регуляторно-адаптивных механизмов организма в покое и в условиях активной ортостатической пробы у квалифицированных спортсменов (дзюдо, легкая атлетика), а также студентов, не занимавшихся и занимавшихся спортом в режиме спортивных секций (футбол, баскетбол);

идентифицировать регуляторно-адаптивный статус исследуемого контингента, определить тип адаптации сердечно-сосудистой системы в пределах каждой исследуемой группы;

определить уровень регуляции сердечно-сосудистой системы по динамике показателей вариабельности сердечного ритма при проведении активной ортостатической пробы при разных типах адаптации;

выявить состояние функциональных и резервных возможностей системы внешнего дыхания, определить взаимосвязь показателей легочной вентиляции с типом адаптации сердечно-сосудистой системы у исследуемого контингента, установить характер адаптивных возможностей кардиореспираторной системы студентов в зависимости от спортивной специализации и квалификации;

определить степень и характер корреляционных взаимосвязей параметров сердечно-сосудистой и респираторной систем у квалифицированных спортсменов.

Теоретико-методологическая основа исследования. Методологической основой исследования являются системный подход (П.К. Анохин, 1935-1974; К.В. Судаков, 1976-1999); роль индивидуальных приспособительных возможностей организма человека в повышении своей жизнедеятельности, биологической надежности (Э.М. Казин и др., 2000; Н.А. Агаджанян и др., 1994-2003; Р.М. Баевский, 1979-2005); доминирующей роли деятельности в развитии человека (В. П. Казначеев и др., 1964-1999; Н.А. Агаджанян и др., 1994-2003). спортивный физический нагрузка респираторный сердечный

Теоретическую основу исследования составляют научные идеи теории функциональных систем (П.К. Анохин, 1935-1974; К.В. Судаков, 1987-1999), теорий адаптации и стресса (Г. Селье, 1960-1992; В.П. Казначеев, 1980-1999; Ф.З. Меерсон, 1973-1993; Н.А. Агаджанян, 1994-2003); теоретические представления о доминировании роли сердечно-сосудистой системы в процессах адаптации (В.В. Парин, 1962-1967; А.Г. Дембо, 1954-1990; А.А. Виру, 1974-1990; В.Л. Карпман, 1964-1993; Р.М. Баевский, 1980-2005; Н.А. Агаджанян и др., 1994-2003), концепция физиологии активности (Н.А. Бернштейн, 1926-1966); принципах сердечно-дыхательного синхронизма у человека (В.М. Покровский и др., 1973-2010), о принципах донозологической диагностики (Р.М. Баевский, 1980-2005; В.П. Казначеев, 1980-1999; Э.М. Казин и др., 2001; А.В. Шаханова и др. 1998-2001); формирование физической культуры личности (К.Д. Чермит, 2002; В.К. Бальсевич, 2003; М.Я. Виленский, 2004-2012).

Научная новизна работы заключается в том, что с использованием комплексного подхода впервые установлено:

снижение церебрального эрготропного влияния, усиление вклада HF-волн в общий спектр вариабельности сердечного ритма в покое у студентов, что свидетельствует об улучшении регуляторно-адаптивных возможностей, ослаблении корково-подкорковых влияний на работу сердца, активации процессов саморегуляции, энергосберегающем поведении организма. Под влиянием систематических спортивных физических нагрузок унификация высокого регуляторно-адаптивного статуса происходит только у квалифицированных легкоатлетов (в 100,0% случаях), тогда как у 13,0% квалифицированных дзюдоистов, 53,0% футболистов и 42,0% баскетболистов наблюдается высокая централизация управления сердечным ритмом на фоне снижения резервных функциональных возможностей организма;

среди студентов, не занимавшихся спортом, отсутствует контингент с высоким регуляторно-адаптивным статусом, наблюдается наиболее высокий процент (53,0%) с неудовлетворительной адаптацией - существенным преобладанием в модуляции сердечного ритма симпатического компонента, нарушениями функциональных тормозных вегетативных влияний;

три типа адаптации по уровню резервных возможностей систем регуляции сердечно-сосудистой системы независимо от режима двигательной активности студентов: с высокой степенью адаптации в спектре вариабельности ритма сердца превалирует парасимпатическое звено регуляции, особенно у квалифицированных легкоатлетов; с напряжением регуляторных механизмов снижаются функциональные резервы регуляции ритма сердца на фоне повышения тонуса симпатического отдела и усиления центрального контура регуляции, особенно у футболистов; а с неудовлетворительной адаптацией - резко возрастает вклад очень медленных волн (VLF) в общую мощность спектра, что приводит к значительному усилению центрального контура регуляции сердечной деятельности и сопряжено с высоким напряжением механизмов регуляции сердечной деятельности, особенно среди студентов, не занимающихся спортом;

при проведении активной ортостатической пробы среди контингента с высокой степенью адаптации у квалифицированных легкоатлетов наблюдается автономный вариант регуляции, свидетельствующий о высокой ортостатической устойчивости; у дзюдоистов, футболистов и баскетболистов - автономно-центральный, когда церебральный эрготропный компонент усиливает свое влияние - автономно-центральный вариант регуляции у легкоатлетов и дзюдоистов с напряжением регуляторных механизмов, центральный - у футболистов и баскетболистов; с неудовлетворительной адаптацией - у всех центральный вариант регулирования сердечной деятельности, свидетельствующий об ортостатической неустойчивости, высоком напряжении регуляторных механизмов, энергодефицитном состоянии;

студенты с высокой степенью адаптации сердечно-сосудистой системы, особенно квалифицированные легкоатлеты-бегуны, имеют самые высокие значения показателей легочной вентиляции и бронхиальной проходимости в дистальных отделах, напротив, с неудовлетворительной адаптацией - снижение показателей экономичности и эффективности легочной вентиляции, что в большей мере характерно для не занимающихся спортом;

тесные достоверные корреляционные связи между показателями сердечно-сосудистой и респираторной систем у квалифицированных спортсменов, при этом у легкоатлетов на фоне высокого регуляторно-адаптивного статуса происходит снижение количества корреляционных связей, что указывает на усиление пластичности межсистемных связей, оптимизацию функционального состояния кардиореспираторной системы.

Положения, выносимые на защиту:

Экономизация функций сердечно-сосудистой системы под влиянием спортивных физических нагрузок, особенно у квалифицированных легкоатлетов, происходит за счет усиления влияния парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, уменьшения вклада медленных (LF) и очень медленных (VLF) волн в общую мощность спектра, снижения церебрального эрготропного влияния, что является необходимым условием эффективности и экономичности мышечной деятельности.

В пределах каждой спортивной группы не зависимо от специализации существует три типа адаптации, различающиеся по уровню резервных возможностей систем регуляции организма. При этом внутри каждого типа адаптации существуют различия в количественно-качественных показателях регуляторно-адаптивного статуса в зависимости от характера спортивных физических нагрузок. Оценка регуляторно-адаптивного статуса позволяет привести нормативные требования к спортивным физическим нагрузкам в соответствие с функциональными и адаптивными возможностями кардиореспираторной системы.

Наиболее благоприятное сочетание централизации и автономности управления ритмом сердца, приводящее к развитию высокого уровня адаптации сердечно-сосудистой системы, устанавливается у квалифицированных легкоатлетов-бегунов. Данная сбалансированность активности различных звеньев адаптивно-регуляторных механизмов отсутствует у студентов с неудовлетворительной адаптацией, у которых не зависимо от спортивной специализации и характера тренировочного процесса наблюдается напряжение регуляторных систем и снижение функциональных резервов механизмов регуляции ритма сердца, а в условиях активной ортостатической пробы выявляется центральный вариант регуляции с высоким включением надсегментарных механизмов.

Характер формирования системы внешнего дыхания у студентов в условиях спортивных физических нагрузок определяется спортивной специализацией, квалификацией и типом адаптации сердечно-сосудистой системы.

Степень и характер взаимосвязи параметров сердечно-сосудистой и дыхательной систем отражают процессы регулирования физиологических и функциональных резервов организма и являются корреляционным методом качественно-количественной оценки регуляторно-адаптивного статуса организма.

Теоретическая значимость. Результаты настоящей работы уточняют и расширяют современные представления о физиологических механизмах долговременной адаптации к спортивным физическим нагрузкам на основе интегрального подхода к оценке уровня регуляторно-адаптивных возможностей, дополняют и углубляют теории общей адаптации и стресса.

Комплексная оценка регуляторно-адаптивного статуса с использованием корреляционного анализа двух важнейших вегетативных функций - сердечной деятельности и дыхания - расширяет современные представления в области теории функциональных систем, углубляет концепцию о системе кровообращения как главном индикаторе адаптационных реакций целостного организма, дает объективную возможность разделить контингент в спортивных группах по типам адаптации, приблизиться к раскрытию механизмов индивидуальной адаптации, получить теоретическое обоснование дифференцированного подбора объема спортивных физических нагрузок, эффективно управлять адаптационным процессом, влияя на отдельные его звенья; предупреждать процессы дезадаптации при занятиях студентов не только легкой атлетикой и дзюдо на базе спортивных факультетов, но и в режиме спортивных секций.

Практическая значимость работы. Регистрация показателей вариабельности сердечного ритма и внешнего дыхания позволяет в режиме мониторинга определять регуляторно-адаптивные возможности организма, прогнозировать риск развития дезадаптации. Полученные результаты могут быть использованы для разработки системы допускового контроля к тренировочным занятиям и соревнованиям, прогнозирования перетренированности и переутомления, разработки мер, направленных на предотвращение срыва адаптационных процессов. Выявленные особенности регуляторно-адаптивного статуса студентов в зависимости от спортивной специализации и квалификации могут быть использованы в практике врачебного контроля как критерий оценки функционального состояния для выявления донозологических состояний, окажут помощь тренерам, преподавателям физической культуры в осмыслении способов конструирования медико-биологических и педагогических процессов, а также для создания инновационных здоровьесберегающих технологий.

Перспективным направлением в профессиональном и массовом студенческом спорте может стать использование полученных модельных характеристик регуляторно-адаптивного статуса в зависимости от вида спорта и квалификации, выделенных трех типов адаптации, систематизированных по уровню регуляторно-адаптивных возможностей кардиореспираторной системы, а также для системы комплектования спортивных групп, перевода в группу высшего спортивного мастерства, подбора индивидуального объема физической нагрузки в целях достижения высокой тренированности и минимизации физиологической «цены» адаптации.

Результаты исследования могут быть использованы при подготовке учебников, учебных и методических пособий, специальных курсов физиологического и педагогического характера; в системе подготовки специалистов по спортивной и общей физиологии, спортивных тренеров; внедрены в учебный процесс биологических и спортивных факультетов университетов, педагогических вузов, институтов физической культуры.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на первых международных Беккеревских чтениях (Волгоград, 2010); XXI Съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Калуга, 2010); III Съезде физиологов СНГ (Ялта, Украина, 2011); VII ежегодной науч. конф. студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (Ростов-на-Дону, 2011); XIII международной молодежной научно-практической конференции «Человек и космос» (Днепропетровск, Украина, 2011); Всеросс. научно-практической конф. с международным участием «Ресурсы конкурентоспособности спортсменов: теория и практика реализация» (Краснодар, 2011); V Всеросс. симпозиуме с международным участием «Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и практическое применение» (Ижевск, 2011); Всеросс. конф. «Ресурсы конкурентоспособности спортсменов: теория и практика реализации» (Москва, 2012); научных конференциях молодых ученых и аспирантов «Наука. Образование. Молодежь» (Майкоп, 2009, 2010, 2011, 2012).

По материалам диссертации опубликовано 20 работ, из них 7 - в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ.

Внедрение результатов исследования. Работа выполнена в рамках аналитической ведомственной целевой программы Минобрнауки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы» (2006-2008 г., код ГРНТИ 14.35.17; 14.01.21, № проекта 2.2.2.4/6991; 2009-2011 г., код ГРНТИ 14.01.21, 14.35.17; 14.01.79, № проекта 2.2.3.3/1122), по аналитической ведомственной целевой программе «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг» (код ГРНТИ 34.39.55,87.24.27 № госконтракта 14.740.11.0178), а также по тематическому плану научно-исследовательских работ ВУЗов, проводимых по заданию Минобрнауки РФ в 2007-2011 гг (ЕЗН, код ГРНТИ 14.01.21; 34.39.51, № проекта 1.4.07).

Теоретические положения и выводы настоящей работы используются в учебно-тренировочном процессе ИФК и дзюдо. Материалы диссертационного исследования, касающиеся влияния занятий спортом на регуляторно-адаптивные возможности кардиореспираторной системы организма студентов, были внедрены в учебный процесс Адыгейского государственного университета в рамках дисциплин предметной подготовки «Адаптация организма к условиям внешней среды» и «Избранные главы физиологии человека».

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 200 страницах компьютерного текста, работа содержит 15 таблиц, иллюстрирована 17 рисунками, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, экспериментальной главы, обсуждения полученных результатов, выводов, практических рекомендаций, библиографического указателя используемой литературы, включающего 411 отечественных и 80 иностранных источников.

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперимент проводился в кроссекциональном режиме на квалифицированных студентах Института физической культуры и дзюдо Адыгейского государственного университета, а также на студентах, занимавшихся спортом в режиме спортивных секций при кафедре физического воспитания АГУ.

Обследовано 65 студентов ИФК и дзюдо АГУ, в том числе: 35 спортсменов-дзюдоистов со стажем занятий 4-5 лет, из них: 39 КМС и 6 МС; 30 спортсменов-легкоатлетов (бегунов) со стажем занятий 4-5 лет и спортивной квалификацией I разряда (20 чел.), КМС (10 чел.). Параллельно исследование проводилось со студентами II-IV курсов неспортивных факультетов, занимавшихся футболом и баскетболом в режиме секционных занятий. Обследовано 25 футболистов и 20 баскетболистов, не имевших спортивных разрядов, спортивный стаж которых составлял 3-4 года. Контрольную группу составили 35 практически здоровых студентов II-IV курсов факультета естествознания с традиционным регламентированным двигательным режимом (2 часа физической культуры в неделю).

Общее число испытуемых составило 145 человек (юноши) в возрасте 18-21 года, что согласно возрастной периодизации, рекомендованной Институтом возрастной физиологии РАО (1965), относится к юношескому возрастному периоду.

Исследование проводилось в подготовительном периоде годичного цикла тренировки, основной направленностью которого является становление спортивной формы, достижение взаимосвязи между физической, спортивно-технической, тактической и волевой подготовленностью. Для стандартизации условий все исследования проводились в первой половине дня (9-12 часов), в условиях температуры комфорта (18-20оС) на базе лаборатории «Физиология развития ребенка» НИИ комплексных проблем Адыгейского государственного университета.

Изучался не только спортивный анамнез (вид спорта, спортивный стаж, характер тренировочного процесса), но и анамнез состояния здоровья по индивидуальным медицинским картам.

Подготовка легкоатлетов-бегунов в подготовительном периоде включала специальную общефизическую и техническую подготовки. Тренировки проходили до 5 раз в неделю от 1,5 до 3 часов в день. Бегуны на средние дистанции (800м и 1500м) в своей подготовке преимущественно применяют соревновательные упражнения -- бег в различных вариантах с разной интенсивностью. Для легкоатлетов-бегунов на средние дистанции характерна работа субмаксимальной мощности анаэробно-аэробного характера. Ведущими физиологическими системами обеспечения работы в зоне субмаксимальной мощности у легкоатлетов являются кислородтранспортные системы.

Структура тренировочной деятельности в подготовительном периоде годичного цикла дзюдоистов проявляется в преобладании в тренировочных программах упражнений скоростно-силовой направленности и специальной выносливости. На общефизическую подготовку отводилось 10%, на технико-тактическую - 60%, на теоретическую и психологическую подготовку - 30% часов. В дзюдо сочетается скоростно-силовая работа со статическими напряжениями, энергозатраты сравнительно ниже, чем в циклических видах спорта, однако высокие требования предъявляются к скорости перестройки вегетативного обеспечения работы, что непосредственно относится и к кардиореспираторной системе.

Игровые виды спорта (футбол и баскетбол) занимают лидирующие позиции по популярности среди студентов. Занятия футболом и баскетболом являются наиболее удачной моделью исследования регуляторно-адаптивных возможностей кардиореспираторной системы. Тренировочная и соревновательная деятельность в игровых видах спорта, особенно в футболе, требует выполнения большого объема скоростно-силовых и собственно-силовых нагрузок, высокого развития общей и скоростной выносливости. В массовом спорте режим тренировок и отдыха определяется не самим тренером, как для профессиональных спортсменов, а заданными условиями учебного процесса в вузе. Применяемые нагрузки в режиме спортивных секций должны вызывать изменения, соответствующие только стадии повышения неспецифической устойчивости организма (А.С. Солодков, И.Б. Сологуб, 2008).

В течение всего учебно-тренировочного периода по футболу в режиме секции использовались упражнения по общефизической (50% часов), специальной (10%), технико-тактической (40%) подготовке. В подготовительном периоде отводятся 60% на общефизическую подготовку и 40% - специальную физическую подготовку. На этом этапе постепенно увеличивается объем работы с некоторым увеличением интенсивности занятий.

Структура тренировочной деятельности в баскетболе в подготовительный период несколько иная, чем в футболе: общая физическая подготовка - 10-15% времени, на техническую - 25-30%, на тактическую и игровую - 60-65%. В баскетболе в подготовительном периоде на первом этапе объем общей физической подготовки повышается до 75 - 80%, тогда как на втором этапе подготовительного периода проводится работа только над технической и тактической подготовкой.

Тренировочная деятельность в футболе требует высокого проявления двигательного потенциала и выполнения значительно большего объема нагрузок, чем в баскетболе.

Исследование волновой структуры ВРС проводились с помощью аппаратно-программного комплекса «Поли-Спектр-12» компании «НейроСофт» (г. Иваново) в положении лежа в течение 5 минут, а также в условиях активной ортостатической пробы в положении стоя в течение 6 минут, в соответствии с международными стандартами (Circulation…1996;93:1043-1065) для коротких записей. Полученные ритмограммы контролировались вручную с целью исключения возможных артефактов.

Показатели временного анализа включали SDNN, RMSSD, PNN50, измеряющихся в мс, а также CV и рNN50, измеряющихся в %.

Спектральный анализ заключался в измерении мощности VLF-, LF-, HF-волн в спектре вариабельности сердечного ритма и осуществлялся в процентах от общей мощности спектра (TP), что показывает относительный вклад каждого компонента в общую мощность колебаний кардиоритма (В.М. Михайлов, 2002). На основании спектрального анализа ВСР характеризовались периодические изменения частоты синусового ритма (Р.М. Баевский, 1999).

Показатели системы внешнего дыхания исследовались с помощью компьютерного комплекса «Спиро-Спектр», фирма «НейроСофт» г. Иваново. В оценку резервных и функциональных возможностей дыхательного компонента адаптации входило определение: жизненной емкости легких (ЖЕЛ), функциональной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), максимальной вентиляции легких (МВЛ), дыхательного объема (ДО), частоты дыхания (ЧД), резервного объема вдоха (РОвд), резервного объема выдоха (РОвыд), пиковую объемную скорость (ПОС), объем форсированного выдоха за первую секунду маневра ФЖЕЛ (ОФВ1), среднюю объемную скорость выдоха (СОС2575, СОС7585, СОС200-1200), времени, требующегося для достижения ПОС (Тпос), мгновенных объемных скоростей (МОС25, МОС50 и МОС75).

Анализ полученных показателей вариабельности ритма сердца и функции внешнего дыхания проводился в зависимости от возраста, роста, веса, спортивной специализации и квалификации.

Разделение обследованного контингента на адаптивные группы проводилось с использованием классификации состояний по степени напряжения регуляторных систем Р.М. Баевского (1999), классов ритмограммы по Е.А. Березному (1981) и типами вегетативной регуляции Н.И. Шлык (1986-2011).

С целью выявления взаимосвязи показателей вариабельности сердечного ритма и параметров внешнего дыхания у квалифицированных спортсменов, был проведен корреляционный анализ с помощью ранговой корреляции Спирмена (2002).

Анализ результатов проводился с использованием вариационно-статистического метода и метода парных сравнений Стьюдента-Фишера (Б.М. Владимирский, 1983), а также с помощью компьютерной программы STATISTICA 6.0.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние спортивных физических нагрузок на регуляторно-адаптивные возможности сердечно-сосудистой системы квалифицированных спортсменов. Применение статистического, временного и спектрального анализа сердечного ритма выявило экономизацию функций ССС в покое у большинства квалифицированных спортсменов (83,0%) в подготовительном периоде подготовки. Управление ритмом сердца осуществлялось под воздействием сбалансированных влияний симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. При этом у легкоатлетов под влиянием спортивных физических нагрузок циклического характера отмечалось в сравнении с не занимавшимися спортом повышение активности парасимпатической вегетативной нервной системы (RMSSD до 110,0±19,3мс, pNN50 до 40,8±10,1%, ТР до 7437,4±364,1мс2, HF до 47,5%, против 68,9±7,8мс, 26,4±6,1%, 3889,5±385,6мс2, 27,7% соответственно, р0,01), умеренный уровень симпатических (LF) и гуморально-метаболических (VLF) влияний на ритм сердца (табл. 1). У дзюдоистов под влиянием спортивных физических нагрузок ациклического характера отмечается на фоне больших эрготропных влияний (VLF - 28,8±10,3%) тенденция к преобладанию вагусных воздействий, несмотря на достоверное снижение в сравнении с легкоатлетами временных и спектральных характеристик ВСР (RMSSD до 71,1±18,3мс (р0,01), pNN50 до 30,6±8,8% (р0,05), HF до 39,1±7,4% (р0,05)). Возрастание активности автономного контура регуляции сердечного ритма у легкоатлетов и дзюдоистов в условиях покоя является показателем значительного адаптационного потенциала ССС.

Установлено, что у 17,0% студентов-дзюдоистов, равным образом, как и у всех не занимавшихся спортом студентов, более высокая централизация управления ритмом сердца, о чем свидетельствует снижение показателя SDNN, преобладание медленных LF-волн и увеличение соотношения симпатического и парасимпатического компонентов регуляции (LF/HF). Это означает, что длительные занятия спортом не всегда способствуют повышению активности парасимпатического отдела вегетативной регуляции.

При более детализированном индивидуальном анализе количественно-качественных показателей ВРС выявлено три типа адаптации: высокая степень адаптации отмечена у 47,0% легкоатлетов и 30,0% дзюдоистов, напряжение регуляторных механизмов характерно для 53,0% легкоатлетов, 54,0% дзюдоистов и 48,0% студентов-неспортсменов, неудовлетворительная адаптация отмечена у 16,0% дзюдоистов и 52,0% студентов, не занимавшихся спортом.

Таблица 1

Показатели (M±m) ВРС в покое у студентов (квалифицированных легкоатлетов и дзюдоистов) занимавшихся спортом и не занимавшихся спортом

Обозначения: -справа - достоверность различий (р?0,05)* между спортсменами циклического и ациклического вида спорта; -слева - достоверность различий (р?0,05)* между спортсменами циклического и ациклического видов спорта и студентами, не занимавшихся спортом

Студенты-легкоатлеты с высокой степенью адаптации (47,0%) характеризовались высокими значениями временных показателей ВСР (табл.2). Из спектральных фоновых составляющих ВРС наибольшую долю составляли быстрые волны (HF-компонент), что указывает на повышение тонуса парасимпатической нервной системы, деятельность которой направляется на поддержание гомеостаза и восстановление израсходованных в процессе мышечной работы энергоресурсов; оказывает определенное антистрессовое влияние (Т.И. Долматова, 2001; И.В. Гувакова, 2010). Высокая мощность спектра (ТР) также свидетельствовала о высоких функциональных резервах вегетативной регуляции физиологических функций организма.

Анализ проведенной ортостатической пробы у студентов-легкоатлетов, относящихся к группе с высокой степенью адаптации показал, что для них характерен автономный тип реакции. При этом, у 47,0% легкоатлетов наблюдался благоприятный вегетативный баланс не только в состоянии покоя, но и в условиях АОП, что свидетельствует о хороших функциональных и адаптивных возможностях их организма.

Дзюдоисты с высокой степенью адаптации ССС (30,0%), как и легкоатлеты, характеризовались высокими значениями динамического ряда кардиоинтервалов (табл. 3). Вместе с тем, выявлено достоверное снижение холинергетических влияний на синусовый ритм (SDNN - 78,6±13,7мс, против 120,4±17,1мс у легкоатлетов, р?0,01).Однако превалирующий характер HF-волн (на 14,0%) над LF-волнами, позволяет говорить о преобладании парасимпатического отдела вегетативной регуляции ритма сердца и указывает на активность автономного контура регуляции в этой группе спортсменов.

Таблица 2

Показатели (M±m) ВРС в покое и в условиях АОП у квалифицированных легкоатлетов-бегунов с высокой степенью адаптации (1 группа) и с напряжением регуляторных механизмов (2 группа)

Обозначения: -справа - достоверность различий (р?0,05)* между спортсменами в пределах одной группы; -слева - достоверность различий (р?0,05)* между спортсменами разных групп

Более высокая степень адаптации ССС у легкоатлетов по сравнению с дзюдоистами обусловлена усилением интракардиальной саморегуляции сердечной деятельности, более высоким тонусом парасимпатического отдела, что проявилось в достоверно более низком значении ЧСС у легкоатлетов (61,1±13,0 уд/мин, против 66,6±4,1уд/мин у дзюдоистовр?0,05) (табл. 2,3).

В условиях АОП у студентов-дзюдоистов в группе с высокой степенью адаптации наблюдался автономно-центральный вариант реакции, что характерно для тренированных спортсменов (табл. 2).

Выше изложенное позволяет заключить, что у спортсменов, отнесенных к группе с высокой степенью адаптации, системы регуляции организма находятся в оптимальном состоянии, что в свою очередь указывает на высокие энергетические и резервные возможности их сердечно-сосудистой системы.

Среди обследованных студентов, не занимавшихся спортом, не оказалось представителей с высокими адаптивно-регуляторными возможностями ССС.

У легкоатлетов с напряжением регуляторных механизмов (53,0%) снижались временные показатели (табл. 2). Но, судя по показателям CV и RMSSD, сохранялась активность парасимпатического звена регуляции. Несмотря на благоприятный вегетативный баланс в покое, в ответ на АОП наблюдалось выраженное включение центрального звена регуляции, на что указывает увеличение вклада медленных волн (LF - 53,9±11,2%, против 29,6±10,6% в состоянии покоя, р?0,01) в спектр ритма. Изменения вегетативного баланса в ответ на АОП соответствуют автономно-центральному варианту регуляции. Это означает, что у 53,0% спортсменов-легкоатлетов организм не обладает достаточно высокими функциональными резервами и указывает на необходимость применения АОП для выявления резервных и регуляторно-адаптивных возможностей ССС.

У студентов-дзюдоистов с напряжением регуляторных механизмов (54,0%) преобладали быстрые волны (HF), незначительно возрос вклад медленных волн первого (LF) и второго порядка (VLF) (табл. 3). Индекс вегетативной регуляции (CV - 8,9±3,5%) и значение общей мощности спектра (ТР - 6928,2±424,2мс2) говорят о сбалансированном вегетативном балансе отделов ВНС в данной группе на фоне значительного включения в регуляцию ритма сердца церебральных и эрготропных компонентов (VLF), что свидетельствует о некотором напряжении регуляторных механизмов и снижении адаптационных возможностей ССС.

Таблица 3

Показатели (M±m) ВРС в покое и в условиях АОП у квалифицированных дзюдоистов с высокой степенью адаптации (1 группа), напряжением регуляторных механизмов (2 группа) и с неудовлетворительной адаптацией сердечно-сосудистой системы (3-я группа)

Обозначения: -справа - достоверность различий (р?0,05)* между спортсменами в пределах одной группы; -слева - достоверность различий (р?0,05)* между спортсменами разных групп

У дзюдоистов с напряжением регуляторных механизмов наблюдался менее благоприятный вегетативный баланс регуляции сердечной деятельности, в сравнении с легкоатлетами, выраженный в не столь высоком доминировании автономного контура регуляции, которое, тем не менее, превалирует над надсегментарными центральными механизмами управления регуляции деятельности сердца.

У студентов, не занимавшихся спортом, относящихся к группе с напряжением регуляторных механизмов (48.0%), отмечалось более выраженное напряжение адаптивно-регуляторных механизмов сердечной деятельности в сравнении с квалифицированными спортсменами (дзюдоистами и легкоатлетами) (табл. 4), на что указывали более низкие значения общей мощности спектра, вклада HF-волн. Наибольший вклад в спектр ритма вносят медленные волны первого порядка (LF) и быстрые волны (HF), тогда как включение надсегментарных механизмов (VLF) выражено незначительно в отличие от квалифицированных спортсменов, что указывает на более высокий уровень напряжения регуляторных механизмов среди всех обследованных с указанным типом адаптации (табл. 3,4).

Анализ проведенной АОП у студентов, не занимавшихся спортом, показал ярко выраженное напряжение адаптивно-регуляторных механизмом. Для поддержания равновесия сердечно-сосудистой системы в этой группе обследованных необходима мобилизация функциональных ресурсов. Устойчивый уровень адаптации поддерживается только благодаря высокому напряжению регуляторных систем.

Дзюдоисты с неудовлетворительной адаптацией сердечно-сосудистой системы (16,0%) характеризовались повышением доли волн медленной частоты (LF-волн) на фоне значительного снижения высокочастотной составляющей спектра (HF-волн), достоверным увеличением (р?0,05) общей мощности спектра (ТР) относительно студентов 1-й и 2-й групп, доля волн медленной частоты в сравнении с дзюдоистами 1-й и 2-й групп незначительно (р?0,05) уменьшалась (табл. 3), что указывало на дисбаланс автоматизма синусного узла, который опасен развитием наджелудочковых аритмий.

Таблица 4

Показатели (M±m) ВРС в покое и в условиях АОП в группах с напряжением регуляторных механизмов (2 группа) и неудовлетворительной адаптацией сердечно-сосудистой системы (3-я группа) у студентов, не занимавшихся спортом

Обозначения: -справа - достоверность различий (р?0,05)* между спортсменами в пределах одной группы; -слева - достоверность различий (р?0,05)* между спортсменами разных групп

Студенты, не занимавшиеся спортом, с неудовлетворительной адаптацией (52,0%) (табл. 4), характеризовались в сравнении с дзюдоистами и студентами-неспортсменами, имевших напряжение регуляторных механизмов, достоверно более низкими показателями ВСР: высокие значения VLF- и LF-волн на фоне значительного снижения HF-волн. Это может рассматриваться как феномен значительного напряжения адаптивно-регуляторных механизмов, когда данный контингент студентов-дзюдоистов и студентов-неспортсменов (52,0%) находится в состоянии выраженной перетренированности или утомления. При этом существенная величина отношения LF/HF (1,6±0,9) в модуляции сердечного ритма, низкое значение HF-компонента, снижение SDNN у студентов, не занимавшихся спортом, позволяют говорить о нарушении функционирования тормозных вегетативных влияний, чего не наблюдалось в группе дзюдоистов с данным типом адаптации.

Результаты АОП у квалифицированных дзюдоистов и неспортсменов с неудоветворительной адаптацией показали резкое повышение симпатического при недостаточной реактивности парасимпатического отдела ВНС. Общая ВРС по данным SDNN и TP стала значительно ниже. Баланс симпато-вагусных влияний на сердечный ритм (LF/HF) сместился в сторону резкого преобладания влияния симпатической нервной системы. Наблюдался значительный прирост LF-волн при резком снижении вклада HF-волн (р?0,05). Вклад VLF-волн у дзюдоистов в общую мощность был ниже, чем у занимавшихся спортом студентов, но оставался достаточно высоким. Это означает, что системы регуляции не могут обеспечить благоприятный вегетативный баланс при необходимости срочного ответа на неспецифическую нагрузку, в результате чего усиливается включение центрального контура регуляции сердечной деятельности (центральный тип вегетативной регуляции). На основании высокого уровня LF/HF, снижения ВРС, уменьшения ТР и тонуса парасимпатического звена вегетативной нервной системы, можно говорить о состоянии функционального перенапряжения или перетренировки в данной группе дзюдоистов.

Следует подчеркнуть, что в группе обследованных легкоатлетов не было выявлено спортсменов с неудовлетворительной адаптацией.

Из вышесказанного вытекает необходимость разработать и поддерживать в каждой группе условия спортивной деятельности, адекватные регуляторно-адаптивным возможностям кардиореспираторной системы, способствующие сохранять оптимальное функциональное состояние организма спортсменов.

Влияние спортивных физических нагрузок на регуляторно-адаптивные возможности сердечно-сосудистой системы студентов, занимавшихся футболом и баскетболом в режиме спортивных секций. Анализ ВСР показал, что у студентов, занимавшихся в секции и не имевших спортивной квалификации, в 52,0% случаях (против 83,0% у квалифицированных спортсменов) наблюдалась экономизация функций ССС в покое (табл. 5). Наиболее благоприятный баланс в покое наблюдался у баскетболистов, когда в спектре регуляции сердечного ритма преобладали HF-волны (36,2±6,2% против 32,3±7,5% у футболистов и 27,7±5,2% у не занимавшихся спортом, р0,05), мощность которых является маркером вагусных влияний на сердце (И.В. Бабунц с соавт., 2002; J.Hayano et al., 1993; J.M. Karemaker, 1999). На повышение тонуса парасимпатической нервной системы также указывал показатель RMSSD. Более высокий уровень VLF-волн (32,7±3,9% у баскетболистов, 33,7±8,5% у футболистов против 25,6±7,3% у неспортсменов, р0,05), отражающих церебральные эрготропные влияния, может быть связан с высоким эмоциональным фоном спортивной игры.

У футболистов, несмотря на достаточно хорошие временные и спектральные показатели ВРС, соотношение быстрых (HF) и медленных (LF и VLF) указывало на достаточно высокое влияние на ритм сердца симпатической нервной системы, что говорит о более низком регуляторно-адаптивном статусе организма футболистов в сравнении с баскетболистами (табл. 5).

Таблица 5

Показатели (M±m) ВРС в покое у студентов, не занимавшихся и занимавшихся спортом в режиме спортивных секций, не имевших спортивного разряда

Обозначения: достоверность различий (р?0,05)* между футболистами и баскетболистами

Наиболее выражено это напряжение - у 33,0% футболистов. У данного контингента футболистов, равным образом, как у 20,0% баскетболистов, 17,0% дзюдоистов и практически у всех студентов, не занимавшихся спортом, была выявлена высокая централизация управления ритмом сердца, что снижает лабильность адаптивно-регуляторных систем при воздействии физических и учебных нагрузок.

В целом, в рамках баскетбольного тренинга в большей мере наблюдается доминирование парасимпатического звена регуляции, как следствие, экономизация физиологических функций, снижение физиологической «цены» достижения адаптивного результата по сравнению со студентами, занимавшихся в секции футбола.

У студентов, занимавшихся в секции футбола и баскетбола, выявлены три типа адаптации: высокая степень адаптации (у 47,0% футболистов и 58,0% баскетболистов), напряжение регуляторных механизмов (20,0% футболистов, 20,0% баскетболистов и 48,0% студентов, не занимавшихся спортом), неудовлетворительная адаптация (у 33,0%, 22,0% и 52,0% соответственно).

У футболистов с высокой степенью адаптации (47,0%) анализ ВРС показал стабильный благоприятный вегетативный баланс в покое при значительном преобладании парасимпатических (HF) влияний над симпатическими (LF, р0,05) на фоне включения надсегментарных механизмов регуляции (VLF-волны) ритма сердца (рис.1).

Рис. 1. Показатели ВРС в покое и в условиях АОП у футболистов с высокой степенью адаптации сердечно-сосудистой системы (1 группа), с напряжением адаптационных механизмов (2 группа) и с неудовлетворительной адаптацией сердечно-сосудистой системы (3 группа)

Показатели временного анализа также указывали на преобладание парасимпатического звена регуляции, что трактуется как наиболее оптимальное сочетание централизации и автономности управления ритмом сердца (Е.Н. Сапожникова, 2003; Е.Д. Синяк, 2003; Н.И. Шлык, 2011).

Проведение АОП в данной группе футболистов показало сохранение на достаточном уровне для поддержания оптимального уровня регулирования нейровегетативной регуляции мощности спектра. Спектральное волновое распределение укладывалось в картину LF>VLF>HF у футболистов, что говорит об адекватной активации симпатического отдела, и она осуществлялась за счет прироста волн LF-диапазона, т.е. автономно-центрального варианта регуляции.

У студентов, занимавшихся в секции баскетбола, с высокой степенью адаптации (58,0%) выявлено, что у них, равно как и у футболистов с высокой степенью адаптации, наблюдалось доминирование автономного контура управления сердечным ритмом (рис. 2).

Однако все показатели временного анализа ВРС были достоверно выше, чем у футболистов (р0,05). У студентов-баскетболистов данной группы параметры ВРС указывали на смещение вегетативного равновесия в сторону ваготонии за счет доминирования тонуса парасимпатического отдела, что свидетельствует о более высоком, чем у футболистов их регуляторно-адаптивном статусе. У них также выявлена высокая ортостатическая устойчивость.

Рис. 2. Показатели ВРС в покое и в условиях АОП у баскетболистов с высокой степенью адаптации сердечно-сосудистой системы (1 группа), с напряжением адаптационных механизмов (2 группа) и с неудовлетворительной адаптацией сердечно-сосудистой системы (3 группа)

Среди студентов-футболистов с напряжением адаптивно-регуляторных механизмов (20,0%) выявлена сниженная в 1,6 раза общая мощность спектра (ТР) в сравнении с 1-й группой, что указывает на увеличение нагрузки на регуляторные механизмы (рис. 1). В сравнении с 1-й группой все показатели временного анализа были снижены. Усиление LF-волн указывает на активацию подкоркового центра, что при высоком вкладе VLF-волн, говорит о напряжении адаптивно-регуляторных механизмов. В условиях АОП наблюдается относительно малая активация симпатического звена регуляции в сравнении с покоем на фоне значительного прироста церебрального эрготропного влияния (VLF - 40,8±4,5% против 29,3±14,6%. р?0,05). Это свидетельствует о снижении функциональных резервов механизмов регуляции сердечной деятельности.

У баскетболистов с напряжением регуляторных механизмов (20,0%) превалирует парасимпатическая нервная система в регуляции управления ритмом сердца, что указывает на отсутствие состояния напряжения регуляторных механизмов в покое, наблюдаемое нами у футболистов той же группы (рис.2). Причем, уровень функционирования автономного контура регуляции значительно выше, чем у футболистов аналогичной группы (SDNN у баскетболистов - 107,1±26,2мс, у футболистов - 76,1±13,2мс, р?0,01). Напряжение адаптивно-регуляторных механизмов проявилось только при проведении АОП и выражалось в снижении мощности спектра (ТР<на 13,5%), реактивности парасимпатического отдела (HF-компонент<на 19,0%), в структуре ВРС преобладали LF-волны (42,4±3,8% против 28,6±4,9% в сравнении с фоном, р?0,01). Мощность энергетического спектра волн очень медленного периода (VLF) практически не менялась, это говорит о том, что в группе баскетболистов наблюдалось менее выраженное включение церебральных эрготропных механизмов, чем у футболистов.

Студенты-футболисты с неудовлетворительной адаптацией регуляторных систем (33,0%) характеризовались повышенной централизацией механизмов ритма сердца (рис. 1). Невысокая величина показателя рNN50 относительно 1-й и 2-й групп обусловлена значительным напряжением регуляторных систем, когда в процесс управления включаются высшие уровни управления, что ведет к почти полному подавлению активности автономного контура. Общая мощность спектра в 3,3 и 2,0 раза ниже, чем при 1-м и 2-м типах адаптации. Некоторые авторы это рассматривают как признак снижения защитно-восстановительной активности парасимпатического звена регуляции (Р.М. Баевский, 2006). У них также зарегистрирован повышенный тонус симпатической нервной системы (LF-волны - 35,8±8,7%), как универсальный стресс-реализующий механизм на фоне низкого регуляторно-адаптивного статуса.