A COMPREHENSIVE ASSESSMENT OF THE CARDIOVASCULAR SYSTEM OF SPORTSMEN-SKIERS IN THE WINTER PERIOD OF PREPARATION FOR THE COMPETITION

全文:

Занятий спортом [14]. Установлено, что в период мобилизации организма модулирующее влияние на кардиоваскулярную систему оказывают сезонные природные факторы [5, 6]. Имеются данные, свидетельствующие, что избыточные физические нагрузки повышают летальность в результате различных сердечно-сосудистых событий, в основе которых лежит скрытая патология сердца у спортсмена [2]. В последнее время многие аспекты этой актуальной проблемы вызывают повышенный 46 Экология человека 2018.08 Экологическая физиология интерес как у физиологов, так и у специалистов в области кардиологии и спортивной медицины [18, 19, 24, 26]. С целью изучения структурно-функциональной организации сердечно-сосудистой системы в условиях повышенных требований к организму с помощью ультразвукового, электрокардиографического и биохимического методов впервые выполнена комплексная оценка системы кровообращения у высококвалифицированных лыжников-гонщиков зимой, в период высоких физических нагрузок, при подготовке к соревнованиям. Методы Обследовали 17 мужчин (возраст (28,0 ± 7,1) года; масса тела (72,0 ± 5,4) кг; рост (177,0 ± 3,1) см, площадь поверхности тела (ППТ) - (1,88 ± 0,07) м2), проживающих на Европейском Севере (62° с. ш.) в городе Сыктывкаре, в декабре (при средней температуре окружающей среды -7,8 °С) в период активной подготовки к спортивным соревнованиям. Испытуемые имели многолетний (от 7 до 17 лет) стаж занятий лыжными гонками (уровень спортивной квалификации - от кандидатов в мастера спорта до мастеров спорта международного класса). Режим сезонных тренировок спортсменов-лыжников традиционно высок, особенно в зимнее время года, в период интенсивной подготовки к соревнованиям. Так, за предшествующие три недели до исследований тренировочный режим соответствовал шести тренировкам в неделю по два-три часа в день, с преодолением расстояния на лыжах в среднем 25-30 км. В день исследований жалоб на плохое самочувствие и объективных отклонений в здоровье у испытуемых не было. Инструментальные исследования сердечно-сосудистой системы проводили до приема пищи и тренировок, с 12 до 14 часов дня, в условиях кабинета функциональной диагностики при температуре в помещении (20,0 ± 1,5) °С. Исследования проводили с соблюдением этических медико-биологических норм, изложенных в Хельсинкской декларации и Директивах Европейского сообщества. Обследуемые предварительно были информированы о целях, задачах, методах проводимых исследований, о существующей возможности отказаться от дальнейшего участия на любом из этапов работ. Свое добровольное согласие на участие в исследовании испытуемые подтверждали письменно. Эхокардиографическое исследование испытуемых проводили в положении лежа на левом боку, после стабилизации ритма сердца, общепринятым методом [15] из парастернального и апикального доступа по короткой и длинной оси сердца кардиологическим датчиком 2-5 Мгц с помощью ультразвукового сканера MyLab Class C ESAOTE, (Италия). Методом эходопплеркардиографии (ЭхоКГ) в М и В режиме измеряли в миллиметрах (мм) морфометрические параметры сердца: конечно-диастолический размер левого желудочка (КДрЛЖ), конечно-систолический размер левого желудочка (КСрЛЖ), толщину меж-желудочковой перегородки в диастолу (ТМЖПд) и в систолу (ТМЖПс), толщину задней стенки левого желудочка в диастолу (ТЗСЛЖд) и в систолу (ТЗСЛЖс), диастолический размер полости правого желудочка (ДрПрЖ), толщину свободной стенки правого желудочка (ТПрЖ), передне-задний размер полости левого предсердия (дЛПр), продольный и поперечный размер правого предсердия (дПрПр), диаметр корня аорты в систолу (дАо), диаметр корня легочной артерии в систолу (дЛег). Линейную скорость кровотока в корне аорты (УАо), линейную скорость кровотока в корне легочной артерии (УЛег), трансмитральный кровоток раннего (УЕм) и позднего (УАм) диастолического наполнения левого желудочка, транстрикуспидальный кровоток раннего (УЕтр) и позднего (УАтр) диастолического наполнения правого желудочка измеряли в режиме импульсного допплеровского исследования в м/с. Скорость регургитации на трикуспидальном клапане (УТр) и градиент давления регургитации на трикуспидальном клапане (РТр) измеряли в режиме постоянно-волнового допплеровского исследования в м/с и в мм рт. ст. соответственно. Расчеты фракции выброса (ФВ), фракции укорочения левого желудочка (ФУЛЖ), величины утолщения в систолу межжелу-дочковой перегородки (УтМЖП), утолщения задней стенки левого желудочка (УтЗСЛЖ) производили в процентах, частоту сердечных сокращений (ЧСС), измеряемой в уд/мин, определяли с помощью программы, установленной в эхокардиографе. Ударный объем (УО), измеряемый в мл, массу миокарда (ММ) в г, индекс массы миокарда (ИММ) - отношение ММ/ППТ в г/м2, конечно-диастолический (КДОЛЖ) и конечно- систолический (КСОЛЖ) объемы левого желудочка, измеряемые в мл3, определяли с помощью программы, имеющейся в ультразвуковом сканере по формуле Тейхольца [13]. Дополнительно рассчитывали соотношение скоростей потоков - УЕм/ УАм; УЕтр/УАтр [13]. Относительную толщину задней стенки (ОТС) левого желудочка вычисляли по формуле: (ТЗСЛЖд x 2)/КДОЛЖ [11]. Минутный объем кровообращения (МОК) рассчитывали в л/ мин по общеизвестной формуле [11]. Систолическое давление в легочной артерии определяли в мм рт. ст. путем суммирования значений градиента давления регургитации на трикуспидальном клапане и градиента давления в полости правого предсердия, принятого за 5 мм рт. ст. для исследуемых, у которых не выявлено увеличения диаметра нижней полой вены и установлено инспираторное коллабирование одноименной вены более чем на 50 % [11]. Систолическое (САД) и диастолическое (ДАД) артериальное давление измеряли в ходе проведения эхокардиографического исследования с помощью полуавтоматического измерительного прибора ОМРОН-М1 Plus (Япония). Регистрацию электрокардиограммы (ЭКГ) в 12 стандартных отведениях [12] осуществляли после эхокардиографического обследования на аппарате 47 Экологическая физиология Экология человека 2018.08 FX-3010 FUKUDA DENSHI (Япония). Перед началом записи ЭКГ исследуемый находился в положении лежа на спине с наложенными электродами и закрытыми глазами в течение пяти минут, после чего осуществлялась запись ЭКГ. Амплитудные и временные параметры ЭКГ определяли автоматически в милливольтах (мв) и миллисекундах (мс) соответственно, а также согласно общепринятым рекомендациям верифицировали измерения методом ручного промера. На следующем этапе исследования системы кровообращения, утром, через 14 часов после тренировки, у спортсменов в лабораторных условиях производили забор биоматериала (венозная кровь) и методом электрохемилюминисцентного иммуноанализа определялось в сыворотке крови испытуемых количество N-концевого фрагмента мозгового натрийуретиче-ского пептида (В-типа) - N-концевой пропептид (NT-proBNP) в пг/мл [10] на оборудовании Cobas 601 от производителя Roche Professional Diagnostics (Швейцария). Статистическую значимость различий между изучаемыми величинами независимых выборок устанавливали по критерию t-Стьюдента [7]. Данные представлены как среднее арифметическое (M) и стандартное отклонение (±SD), поскольку подчинялись закону нормального распределения. Различия считались статистически значимыми при p < 0,05. Для расчетов использовали программу Microsoft Excel 2007. Результаты У испытуемых в сравнении с мужчинами, не занимающимися спортом, системная гемодинамика характеризовалась сниженными САД и ДАД, в то же время отмечалась пониженная ЧСС (таблица). Размеры полости левого предсердия и желудочка в основном находились у верхней границы нормы [21] (см. табл.). При этом в 41 % случаев переднезадний размер полости левого предсердия и в 35 % случаев поперечный размер полости левого желудочка превышали нормальные значения [11, 21]. Вместе с тем Морфофункциональные параметры сердца и показатели системной гемодинамики у спортсменов-лыжников Параметр Мужчины спортсменылыжники Мужчины не спортсмены 1 2 3 САД 113,8±9,4*** - 126,5±9,3 - ДАД 52,1±9,4*** - 80±8,2 - ЧСС 53,5±5,7*** - 66,4±9,9 - ЛПр 40,0±1,8 30-40 - - КДрЛЖ 55,6±2,4 42-59 - - ТМЖПд 11,9±0,8 6-10 - - ТЗСЛЖд 10,1±0,9 6-10 - - ММ 299,2±36,6*** 88-224 - 176±45 ИММ 159,1±19,1*** 49-115 - 96±16 ОТС 0,36±0,03 0,24-0,42 - - УтМЖП 31,3±13,8 - - - УтЗСЛЖ 57,2±16,7 - - - VЕм 0,87±0,13 - - - VAм 0,45±0,08 - - - VЕтр 0,64±0,06 - - - VAтр 0,39±0,06 - - - VТр 2,07±0,25 - - - PТр 17,3±4,2 - - - УО 100,1±14,2*** - 54,2±7,6 - МОК 5,3±1,1*** - 3,6±0,8 - Примечания: *** - статистически значимое отклонение значений p < 0,001; 1 - экстремумы значений нормы морфофункциональных параметров сердца мужчин [11]; 2 - параметры ЧСС, системной и кардиогемодинамики (M±SD) мужчин [8]; 3 - морфометрические параметры миокарда (M±SD) мужчин [3]. морфологические параметры миокарда характеризовались утолщением ТМЖПд, увеличением ММ, ИММ, отсутствием повышения ОТС (см. таблицу), что свидетельствует об эксцентрической гипертрофии левого желудочка. Из отношений показателей УтЗСЛЖ к УтМЖП (см. таблицу) следует, что основной вклад в глобальную сократимость левого желудочка, видимо, вносит свободная стенка. На ос 21 Л. Н, НС. В ОС У 63Х ТЕХ 1717*НН KV С2 □EP li-'z/l ПРС 1+ ПСТ 7 С 2 CFH Ч 2,3 1"Д, У 54* ЧПИ 3,5 К"Д, ОБР с; 1 1РС 3 + 2 LL ЛЕР 2017 la.3 CW Ч’ 2,1 M"U У □БР 5 Ф 6М П, Эходопплеркардиографическая картина регургитации на трикуспидальном клапане сердца у спортсмена-лыжника Примечание. Стрелками указан поток регургитации на трикуспидальном клапане. 48 Экология человека 2018.08 Экологическая физиология новании морфометрии миокарда увеличения правого сердца не выявлено. Для испытуемых с синусовой брадикардией вну-трисердечная гемодинамика характеризовалась относительно высоким значением МОК за счет УО (см. таблицу). У двух спортсменов с увеличенными камерами левого сердца обнаружена регургитация на митральном клапане 1 степени. Следует отметить, что у всех обследованных лыжников регистрировалась регургитация на трикуспидальном клапане от 1 до 1,5 степени (см. таблицу, рисунок). При этом гипертензии на легочной артерии не обнаружено. Методом электрокардиографии у семи спортсме-нов-лыжников выявлено замедление проведения возбуждения или неполная блокада в правой ножке пучка Гиса [12]. Содержание NT-proBNP в сыворотке крови у исследуемых (от 0 до 44 ед.) не превышало рефе-ренсных значений [10] и мало отличалось от уровня, установленного ранее для спортсменов, тренирующих выносливость [25]. Обсуждение результатов Обнаруженные низкое систолодиастолическое артериальное давление и синусовая брадикардия являются характерными для спортсменов [4, 14] и свидетельствуют об уменьшении тонуса резистивных сосудов, преднагрузки на миокард, напряженности деятельности сердца вследствие повышенного влияния вагуса на периферическое и центральное звено системы кровообращения. Очевидно, все это обусловлено физиологическим восстановлением организма, и в частности энергозатрат миокарда, в межтренировочный период. Примечательно, что у спортсменов-лыжников брадикардия и пониженное артериальное давление выражены больше в осеннезимний период, свидетельствуя об эффективности адаптации организма при подготовке к соревнованиям [4]. Расширенные полости левого предсердия и желудочка у ряда спортсменов, повышающие функциональный резерв системы кровообращения, способствуют эффективному дыханию и тканевому метаболизму при мощных физических нагрузках. При этом сниженная барьерная функция интакт-ного митрального клапана у двоих испытуемых, по-видимому, вызвана относительным увеличением фиброзного кольца, соединяющего расширенное предсердие и желудочек. Примечательно, что обнаруженная эксцентрическая гипертрофия левого желудочка, свидетельствующая о компенсаторном ремоделировании миокарда в ответ на повышенные гемодинамические нагрузки, не затронула функцию вентрикулярной релаксации, о чем свидетельствуют параметры диастолического кровенаполнения желудочков VЕм/VАм, VЕтр/VАтр [11, 15] ( см. таблицу). Вместе с тем относительно УтМЖП большее значение УтЗСЛЖ может свидетельствовать не только о функциональном резерве свободной стенки левого желудочка, но и о повышении жесткости межжелудочковой перегородки. По-вцдимому, обнаруженные при этом особенности проведения возбуждения электрокардиопотенциалов спортсменов-лыжников могут быть вызваны как структурными изменениями в МЖП, так и повышенной гемодинамической нагрузкой на стенки миокарда, затрагивающей функцию проводящей системы. Наряду с установленными морфофункциональными особенностями левого сердца замечено, что у всех спортсменов при отсутствии дилатации камер правого сердца снижена барьерная функция интактного трикуспидального клапана (см. рисунок), которая как физиологический феномен привлекла наше внимание. С развитием инструментальных исследований методом эхокардиографии было установлено, что у 80 % здоровых людей обнаруживается трикуспи-дальная регургитация [15]. По-видимому, в основе происхождения этого феномена лежит особый путь развития трикуспидального клапана в раннем эмбриогенезе человека. Установлено, что после первичной дифференцировки предсердно-желудочковый клапан правого сердца эмбриона человека по своей структуре напоминает мышечный клапан сердца эндотермных животных [20]. После вторичной дифференциации он трансформируется в мембранозный трехстворчатый клапан. Нами установлено, что мышечный клапан эндотермных животных кроме барьерной выполняет и насосную функцию [23]. Предполагается, что мышечный клапан эмбриона человека может вносить свой весомый вклад в глобальную систолическую функцию миокарда в период начала формирования системы кровообращения [16]. Вероятно, в дальнейшем пусковым механизмом к редукции и последующей дифференциации мышечного клапана эмбриона служит изменение кардиогемодинамики правого желудочка, вызванное увеличением массы и систолической мощности миокарда. По-видимому, такого рода метаморфоза кардиальной структуры лежит в основе распространенной в популяции физиологической недостаточности трикуспидального клапана, затрагивающей механизмы ауторегуляции сердца. В контексте выдвигаемой гипотезы представляется очевидным, что структурно-функциональные блоки, сохранившиеся в ходе эволюции в сердце человека, в онтогенезе организма явно необходимы. Имеются данные, свидетельствующие о зависимости насосной функции желудочков от нагрузки объемом камер сердца и главным образом правого предсердия [1, 9]. Реализация этого механизма тесно связана с секреторной функцией кардиомиоцитов, продуцирующих натрийуретический пептид [ 1, 10]. Вызванный физической нагрузкой увеличенный венозный возврат к сердцу и повышенный регургитацией объем крови в правом предсердии рефлекторно стимулируют барорецепторы сердца [9, 17], при этом может нарастать базальная секреторная функция кардиомиоцитов. Однако, как установлено в наших исследованиях, секреторная функция миокарда, судя по количеству в сыворотке 49 Экологическая физиология Экология человека 2018.08 крови NT-proBNP, не повышалась. Очевидно, в восстановительный период после тренировок гомеостазис кровообращения спортсменов-лыжников поддерживался фоновым уровнем циркулирующих в крови натрийуретических пептидов и повышенным влиянием вагуса на сердечно-сосудистую систему. Вероятно, при этом кардиопротекторный эффект натрийуретических пептидов, заключающийся в препятствии к гипертрофии и фиброзу миокарда [1, 22], был слабо выражен. Выводы Таким образом, структурно-функциональная организация сердечно-сосудистой системы спор-тсменов-лыжников зимой, в период подготовки к соревнованиям, характеризуется эксцентрической гипертрофией левого желудочка, сниженной барьерной функцией трикуспидального клапана, большим вкладом свободной стенки в сократимость левого желудочка, заметным влиянием вагуса на синусовый узел и тонус резистивных сосудов, отсутствием увеличения базальной секреторной функции карди-омиоцитов в ответ на внутрисердечные гемодинами-ческие нагрузки. Работа частично выполнена в рамках бюджетной темы по Программе фундаментальных научных исследований на 2013 - 2020 годы. № ГР АААА-А16-116040110021-7. Авторство Дерновой Б. Ф. внес существенный вклад в концепцию и дизайн исследования, получение, анализ и интерпретацию данных; подготовил первый вариант статьи, переработал ее на предмет важного интеллектуального содержания; окончательно утвердил присланную в редакцию рукопись. Прошева В. И. внесла существенный вклад в дизайн исследования; переработала статью на предмет важного инт

作者简介

B Dernovoy

Medical-Sanitary Unit of Ministry of Internal Affairs of Russian Federation in Komi Republic

V Prosheva

Institute of Physiology, Komi Science Centre, the Russian Academy of Sciences

Email: dernowoy@yandex.ru

参考

补充文件