ДИНАМИКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА И АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ У ЛЕГКОАТЛЕТОВ И ЛЫЖНИКОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ТРЕНИРОВОЧНОЙ НАГРУЗКИ

Полный текст

ОБОСНОВАНИЕ

Регулярные занятия спортом в условиях Европейского Севера могут оказывать положительное влияние на состояние здоровья, но и в то же время, несомненно, предъявляют повышенные требования к организму спортсмена [1, 2, 9, 12, 15, 18]. На сегодняшний день многочисленными исследованиями доказано, что при выполнении физической работы в условиях Севера возникает адаптивный ответ как на структурном, так и на метаболическом уровнях в первую очередь в сердечно-сосудистой, дыхательной и эндокринных системах. Важнейшую роль в процессе формирования новых нейровисцеральных связей и оптимизации хеморефлекторных механизмов регуляции сердечно-сосудистой системы оказывает возникающая во время тренировок гипоксия, которая в условиях Европейского Севера из-за большего коэффициента потребления кислорода в зимнее время имеет величины отличные от таковых в летний период, что, несомненно, создаёт дополнительную нагрузку на адаптационные механизмы [18, 20, 23, 24]. Несмотря на регулярное применение спортсменами различных персональных систем мониторинга состояния здоровья основанных на анализе показателей вариабельности сердечного ритма, позволяющих зачастую нивелировать вопросы перетренированности и перенапряжения, проблемы адаптации организма к постоянно возрастающим тренировочным и соревновательным нагрузкам по прежнему продолжают оставаться наиболее актуальными для современной спортивной науки [2, 3, 10, 11, 21, 22].

В условиях Европейского Севера наиболее массовыми видами спорта, несомненно, являются лыжные гонки и лёгкая атлетика. Однако, несмотря на наличие инфраструктуры и условий для занятия данными видами спорта, на наш взгляд, вопросам состояния здоровья спортсменов массовых спортивных разрядов не уделяется должного внимания. В сравнении со спортсменами профессионального уровня, регулярно как проходящих обследование в физкультурных диспансерах, так и зачастую участвующие в научных исследованиях, спортсмены массовых спортивных разрядов (I и II взрослые), как правило, не уделяют должного внимания регулярному медицинскому контролю состояния своего здоровья.

При подготовке к исследованию был проведён анализ литературы по вопросу оценки изменения состояния сердечно-сосудистой системы у одной и той же группы исследуемых под влиянием тренировочной нагрузки в условиях Европейского Севера. Результат показал, что на сегодняшний день имеются достаточное количество работ по вопросам оценки физиологического состояния сердечно-сосудистой системы у профессиональных лыжников высокого класса. Основная масса данных работ, в которых участвовали лыжники северных регионов, в последние 10 лет была выполнена Институтом физиологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук. Исследования легкоатлетов-спринтеров профессионального уровня, как правило, выполнялись преимущественно в условиях Центрального Федерального округа и южных регионов России. Также, при проведении анализа нами не было обнаружено ни одной работы со сравнительной характеристикой функционального состояния механизмов регуляции сердечно-сосудистой системы между спортсменами-легкоатлетами и лыжниками, постоянно проживающих и тренирующихся в условиях одного региона.  Относительно спортсменов-любителей массовых спортивных разрядов, вопросы состояния сердечно-сосудистой системы и динамики изменения механизмов её регуляции на сегодняшний день носят отрывочный характер, а, принимая во внимание, как правило, недообследованность данной категории спортсменов, необходимость выполнения исследования становится крайне актуальной [2, 11, 16, 19].

При проведении работы основной акцент уделён сердечно-сосудистая системе, так как именно её состояние является основным фактором, ограничивающим спортивные достижения, определяющим максимальную работоспособность, а также её состояние считается наиболее чувствительным маркером как острых, так и хронических дезадаптационных процессов в организме. Для оценки состояния и выявления особенностей функционирования регуляторных систем исследуемых групп спортсменов основной методикой для проведения исследования была выбрана вариационная кардиоинтервалометрия [7, 13]. Измерение артериального давления в состоянии покоя было выбрано в качестве дополнительного метода исследования физиологического состояния сердечно-сосудистой системы.

ЦЕЛЬ

Выявить особенности изменения регуляции сердечного ритма вследствие воздействия тренировочной нагрузки.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В исследовании приняли участие 10 лыжников (возраст 20,5±1,9) и 10 легкоатлетов (возраст 20,2±1,7), постоянно тренирующихся и принимающие участие в региональных соревнованиях на протяжении 3-5 лет, а также имеющих на момент исследования и I-й либо II-й взрослый спортивный разряд. Исследуемая группа легкоатлетов специализировалась на спринтерских дистанциях от 100 до 400 метров, подразумевающих преимущественное воздействие нагрузки анаэробного характера. Группа лыжников специализировалась на дистанциях 10-15 км, подразумевающих преимущественно аэробный характер тренировочной нагрузки. Все участники исследования родились на территории Архангельской области и постоянно проживали в г. Северодвинске. Выполнение тренировочной нагрузки для группы лыжников осуществлялось при температуре окружающей среды -12°С, а регистрация показателей осуществлялась в помещении с температурой +21°С. Для группы легкоатлетов тренировочная нагрузка осуществлялась при температуре в манеже и помещении для проведения исследования +20°С, температура окружающей среды в день исследования составляла -13°С. Интервал между регистрацией показателей для исследуемых групп составлял семь дней. В ходе исследования спортсмены осуществляли нагрузку 80% от максимальной в виде бега на дистанцию 400 метров в условиях спортивного манежа для легкоатлетов и 500 метров на лыжах по подготовленной трассе без перепада высот для группы лыжников. Разница в применённой дистанции для легкоатлетов в 400 м, а для лыжников 500 метров, была обусловлена более низким средним значением пульса при выполнении лыжных тренировок, и для выравнивания нагрузки на сердечно-сосудистую систему, рассчитанную по методике TRIMP, было принято математически обоснованное решение об увеличении дистанции для группы лыжников. Размещение исследовательского оборудования и работа с исследуемыми группами выполнялась в условиях оборудованных медицинских кабинетов, расположенных непосредственно на территории лыжного стадиона и в помещении легкоатлетического манежа. Регистрация кардиоинтервалограмм в течение 5 минут в положении сидя в утренние часы, непосредственно до и после тренировочной нагрузки с помощью УПФТ-1/30-«Психофизиолог» (производство «Медиком-МТД» г. Таганрог) с применением подключенных дополнительных внешних электродов, обеспечивающих максимально возможное качество записи. [13]. Место установки электродов на запястьях левой и правой рук предварительно обрабатывалось 80% этиловым спиртом, затем физиологическим раствором. Критерием начала записи кардиоинтервалограммы после нагрузки являлось восстановление исходной частоты дыхательных движений в состоянии покоя. Регистрация показателей артериального давления осуществлялась непосредственно сразу после окончания нагрузки с применением профессионального монитора Criticare System 8100H (производство США). С целью минимизации времени на подготовку спортсмена к измерению артериального давления нагрузка и для лыжников, и для легкоатлетов выполнялась с предварительно одетой манжетой тонометра на правое плечо, а подключение к монитору осуществлялось через быстроразъёмный переходник.

Статистическая обработка полученных результатов осуществлялась с помощью программного комплекса IBM SPSS 19.0. Проверку на нормальность распределения измеренных переменных осуществляли на основе теста Шапиро–Уилка. Результаты исследования представлены в виде медианы (Md), первого (Q1) и третьего (Q2) квартилей. Статистическую значимость различий значений определяли с помощью t-критерия Стьюдента. Критический уровень значимости (p) при проверке статистических гипотез принимался равным 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Полученный в ходе исследования массив значений кардиоинтервалов был подвергнут как статистическому, так и спектральному анализу. В результате исследования статистических показателей вариабельности сердечного ритма в группе лыжников в сравнении с группой легкоатлетов до тренировочной нагрузки были выявлены достоверно меньшие значения вариационного размаха времени кардиоинтервалов (ВР), а также их среднего квадратичного отклонения (СКО) (табл. 1). Значения ВР, являющегося разницей между максимальной и минимальной продолжительностью интервала RR за период исследования, позволяют характеризовать уровень влияния парасимпатического отдела ВНС. В исследуемых группах значения ВР до нагрузки были несколько меньше нормальных значений (0,15-0,3 с). Однако, при анализе значений СКО, отражающих суммарный эффект влияния автономного и центрального контуров регуляции на сердечный ритм, в обеих исследуемых группах полученные до тренировочной нагрузки значения полностью соответствовали диапазону нормальных значений (50-100 мс) [13]. Значения индекса напряжения (ИН), позволяющего оценить степень централизации управления сердечным ритмом, в группе лыжников до нагрузки соответствовали диапазону нормальных значений (50-200 у.е.), а в группе легкоатлетов исходно имели значения ниже минимальных значений нормы и были статистически достоверно меньше, чем в группе лыжников.

Таблица 1. Показатели вариабельности сердечного ритма у легкоатлетов и лыжников до нагрузки. Сравнение между группами. Me (Q1;Q3)

Table 1. Indicators of heart rate variability in track and field athletes and skiers before exercise. Comparison between groups. Me (Q1;Q3)

После тренировочной нагрузки и в группе легкоатлетов, и в группе лыжников значения СКО и ВР принимали значения меньше нижней границы допустимого диапазона и наблюдалось статистически достоверное уменьшение вышеуказанных показателей относительно исходных значений. Значения ИН после нагрузки также демонстрировали статистически достоверное увеличение относительно исходных значений, однако, продолжали находиться в диапазоне нормальных значений и соответствовали эустрессу [13]. При проведении межгруппового сравнения достоверных отличий между полученными значениями вышеуказанных показателей не наблюдалось (табл. 2).

Таблица 2. Показатели вариабельности сердечного ритма у легкоатлетов и лыжников после нагрузки. Сравнение между группами. Me (Q1;Q3)

Table 2. Indicators of heart rate variability in track and field athletes and skiers after exercise. Comparison between groups. Me (Q1;Q3)

При оценке полученных данных, также выполнялся спектральный анализ зарегистрированных кардиоинтервалограмм. Полученные значения общей мощности спектра (ОМ), позволяющей оценить адаптационный потенциал организма, превышали значения в 2000 мс2, и свидетельствовали о наличии у спортсменов обеих групп высокого уровня нейрогуморальной регуляции [13]. При межгрупповом сравнении в группе легкоатлетов статистически достоверно наблюдались большие значения ОМ, что позволяет сделать предположение о более высоком уровне адаптационного потенциала их организма. Анализ значений индекса централизации (ИЦ), позволяющего оценить активность центрального контура регуляции по отношению к автономному, как в группе лыжников, так и в группе легкоатлетов, свидетельствовал о преобладании центрального контура регуляции. Однако, при межгрупповом сравнении полученных значений ИЦ, в группе легкоатлетов преобладание центральной регуляции статистически достоверно было выше (табл. 3).

Таблица 3. Показатели спектрального анализа вариабельности сердечного ритма у легкоатлетов и лыжников до нагрузки. Сравнение между группами. Me (Q1;Q3)

Table 3. Indicators of spectral analysis of heart rate variability in track and field athletes and skiers before exercise. Comparison between groups. Me (Q1;Q3)

После тренировочной нагрузки в обеих исследуемых группах наблюдалось статистически достоверное сокращение значений ОМ и увеличение значений ИЦ. При межгрупповом сравнении в группе лыжников наблюдались достоверно меньшие значения ОМ, однако, в обеих исследуемых группах полученные значения соответствовали диапазону среднего уровня нейрогуморальной регуляции. Значения ИЦ были статистически достоверно большее значения в группе легкоатлетов и свидетельствовали об усилении степени вовлечения центрального контура в регуляцию сердечного ритма. (табл. 4).

Таблица 4. Показатели спектрального анализа вариабельности сердечного ритма у легкоатлетов и лыжников после нагрузки. Сравнение между группами. Me (Q1;Q3)

Table 4. Indicators of spectral analysis of heart rate variability in track and field athletes and skiers after exercise. Comparison between groups. Me (Q1;Q3)

* различия между группами статистически значимы, р <0,05.

* differences between groups are statistically significant, р <0,05

При исследовании показателей артериального давления до тренировочной нагрузки в обеих исследуемых группах статистически достоверных отличий выявлено не было. У всех участников исследования полученные значения соответствовали диапазону нормальных значений и свидетельствовали об адекватной гемодинамике (рис. 1).

Рис. 1. Уровень артериального давления у легкоатлетов и лыжников до и после тренировочной нагрузки.

Fig. 1. Blood pressure level in track and field athletes and skiers before and after training load.

Значения систолического артериального давления, полученные сразу после окончания тренировочной нагрузки, статистически достоверно были больше в группе легкоатлетов (p=0,043).

После восстановления исходной частоты дыхательных движений осуществлялась повторная регистрация показателей артериального давления, однако, значения возвращались к исходным, и достоверных различий в исследуемых группах не наблюдалось.  

ОБСУЖДЕНИЕ

Функционирование физиологических систем организма человека в условиях Европейского Севера часто становилось объектом внимания многих исследователей. В отношении спортсменов массовых спортивных разрядов проблема адаптации организма к одновременному влиянию как физических нагрузок, так и негативных факторов Севера, а также проблема сохранения здоровья и увеличения продолжительности жизни в данных условиях, несомненно, остаётся крайне актуальной.

На сегодняшний день многочисленными исследованиями доказано, что сердечно-сосудистая система спортсмена, тренирующегося в условиях Европейского Севера, является одной из наиболее чувствительных систем, немедленно включающихся в процесс адаптации к изменяющимся условиям функционирования.

В проведённом исследовании в двух группах исследуемых выполнялось измерение показателей вариабельности сердечного ритма и артериального давления по общепринятым методикам как в состоянии покоя, так и после тренировочной нагрузки, которая, по нашему мнению, в достаточной мере для выявления различий увеличивала гемодинамику и потребление кислорода. Применённая в исследовании методика не является стандартизированной для проведения исследований, однако, по мнению авторов, применённая методика позволила наиболее полноценно оценить степень вовлечения симпатического отдела при выполнении характерной для спортсмена тренировочной деятельности.

 В результате исследования установлено, что в обеих исследуемых группах после физической нагрузки наблюдается усиление влияния симпатической нервной системы и централизация механизмов управления сердечным ритмом. Однако, при наличии физиологических реакций на физическую нагрузку, характерных и достаточно изученных, в исследуемых группах наблюдались достоверные различия. Так, при исследовании индекса напряжения (ИН) как до, так и после тренировочной нагрузки достоверно меньшие значения наблюдались в группе легкоатлетов. Полученные результаты, на наш взгляд, могут быть обусловлены как степенью восстановления в межтренировочный период, так и видом физической нагрузки. Так, в исследуемой группе легкоатлетов она преимущественно анаэробная, а у лыжников аэробная. Вероятно, выполнение прилагаемого объёма анаэробной тренировочной нагрузки требует большей степени активизации симпатического отдела вегетативной нервной системы и, как следствие большего времени для восстановления, что косвенно подтверждается меньшими значениями ИН, свидетельствующими о возможном  преобладании восстановительных процессов в группе легкоатлетов.

Интерпретация результатов ОМ до тренировочной нагрузки позволяет предположить более высокий уровень адаптационного потенциала в группе легкоатлетов, а полученные значения ИЦ, как до, так и после физической нагрузки, могут свидетельствовать о более выраженном преобладании центрального контура регуляции сердечного ритма. Принимая во внимание тот факт, что при оптимальном состоянии организма высшие нервные центры управления ритмом сердца как правило вовлечены на минимальном уровне, то при наблюдаемой реакции активной централизации управления сердечным ритмом в группе легкоатлетов можно сделать предположение о наличии нарушений гомеостаза. По нашему мнению полученные значения ОМ и ИЦ в группе легкоатлетов до тренировочной нагрузки могут говорить одновременно о более высокой степени адаптационного потенциала развитого вследствие колоссальных тренировочных нагрузок, которые в то же время в условиях Севера приводят к дефициту восстановительных процессов.

После тренировочной нагрузки в обеих исследуемых группах наблюдалось сокращение значений ОМ и увеличение значений ИЦ относительно исходных значений. Проведённый спектральный анализ полученных кардиоинтервалов после нагрузки при межгрупповом сравнении тем не менее продолжали свидетельствовать о более высоком адаптационном потенциале и преобладании центрального контура регуляции в группе легкоатлетов, что отражалось в сокращении значений относительно исходных значений, но статистически достоверно больших значениях ИЦ и ОМ. Результаты, полученный в ходе исследования, вероятнее всего, связаны с большей степенью вовлечения симпатического отдела ВНС для выполнения высокоинтенсивной тренировочной нагрузки анаэробного характера, характерной для спринтеров. Данное предположение также нашло своё отражение в результатах исследования артериального давления.

Исследование уровня артериального давления показали статистически достоверное увеличение как систолического, так и диастолического артериального давления после физической нагрузки в обеих исследуемых группах. Однако, в группе легкоатлетов, в сравнении с группой лыжников, полученные после нагрузки значения как систолического, так и диастолического давления имели статистически достоверно большие значения. Данная реакция, на наш взгляд, обусловливаются более высокой степенью централизации процессов управления сердечно-сосудистой системы спортсмена, и как следствие, более выраженным преобладанием влияния симпатического отдела вегетативной нервной системы на сосудистый тонус.

По нашему мнению, результаты проведённого исследования, с одной стороны, свидетельствовали об адекватной реакции организма на прилагаемую нагрузку, а также об адекватном восстановлении после нагрузки. Однако, между исследуемыми группами в ходе исследования были выявлены существенные различия. Несмотря на большую подверженность организма лыжника воздействию негативных факторов Европейского Севера и выполненную физическую нагрузку при достаточно низких значениях температуры окружающей среды в группе лыжников, в отличие от легкоатлетов не наблюдалось признаков дефицита восстановительных процессов и наблюдалась менее выраженная централизация управления сердечным ритмом. Таким образом, можно сделать предположение, что для исследуемых групп спортсменов массовых спортивных разрядов, превалирующим фактором, влияющим на напряжение регуляторных систем сердечно-сосудистой системы, является характер тренировочной нагрузки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведённого исследования, в обеих исследуемых группах в результате тренировочной нагрузки наблюдалось усиление влияния симпатического отдела вегетативной нервной системы с одновременным увеличением влияния центрального контура регуляции сердечного ритма. Однако, после тренировочной нагрузки степень вовлечения в регуляторные процессы симпатической нервной системы в группе легкоатлетов выражена сильнее, что находило своё отражение в больших значениях систолического давления и индекса напряжения.

Об авторах

Евгений Валерьевич Масько

Автор, ответственный за переписку.
Email: maskoev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4855-7863
Россия

Игорь Геннадьевич Мосягин

Email: mosyagin-igor@mail.ru

Игорь Михайлович Бойко

Email: imboyko@mail.ru

Список литературы

Дополнительные файлы