На правах рукописи

Яковлева Вера Павловна

ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕМОДИНАМИКИ И НЕКОТОРЫХ

ПОКАЗАТЕЛЕЙ МЕТАБОЛИЗМА У ПЛОВЦОВ-ПОДВОДНИКОВ

ВЫСОКОЙ КВАЛИФИКАЦИИ В ДИНАМИКЕ ГОДИЧНОГО

ТРЕНИРОВОЧНОГО ЦИКЛА

03.00.13 – Физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Челябинск – 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Челябинская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию РФ»

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Кривохижина Людмила Владимировна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Елисеев Евгений Вадимович кандидат биологических наук, профессор Малафеева Светлана Николаевна

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Курганский государственный университет»

Защита диссертации состоится «_» 2009 года в … часов на заседании диссертационного совета Д 212.295.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу:

454 080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 69, ауд.116.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет»

Автореферат разослан «_» _2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук, доцент Ефимова Н. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования В длительном процессе подготовки спортсменов высшей квалификации темпы прироста спортивных результатов обусловлены адаптационными ресурсами организма. На этапе высших спортивных достижений основная задача состоит не в предельном повышении тренирующих нагрузок, а в своевременности и надежности проявления двигательного и функционального потенциала в соревновательный период (Вретельник Е.Н., 2000; Дятлов Д.А., Волчегорский И.А., Сашенков С.Л., 2003). В ходе тренировочного процесса функциональное состояние спортсменов непрерывно меняется, ответы на нагрузку вероятностны по величине и по направленности, но никогда не стандартны. Более того, тренировочный процесс должен строиться с учетом адаптации различных систем организма к напряженной мышечной деятельности (Begholm R., 2000; Львовская Е.И., 2000; Слаутина И.Н., 2005). Интегральная оценка функциональных изменений на различных этапах подготовки спортсменов дает возможность выявить показатели, которые адекватно характеризуют динамику состояния организма. Важным критерием в оценке влияния спортивной тренировки на организм человека является состояние гемодинамики, что обусловлено весомым значением функционирования аппарата кровообращения для адаптации к тренировочным нагрузкам (Фомин Н.А., 2003; Ященко А.Г., 2005). Исходя из этого, актуально изучение функционального резерва и своевременное выявление механизмов дизрегуляции центральной и периферической гемодинамики (Карпман В.Л., 1994; Быков Е.В., 2003; Clarys J.P., 2005), связанных с нарушением тренированности спортсмена. Эффект адаптации обеспечивается оптимальным состоянием основных физиологических процессов, таких как свободнорадикальное окисление и других звеньев метаболизма. Регулирование основных звеньев метаболизма направлено, с одной стороны, на сохранение гомеостатического баланса физиологических характеристик, с другой – на обеспечение нового уровня баланса. До настоящего времени особенности адаптационных сдвигов основных функциональных систем и метаболизма в организме спортсменов в зависимости от квалификации, вида спорта, направленности тренировочных и соревновательных нагрузок, пола, возраста изучены недостаточно, между тем изучение и выяснение таких особенностей является актуальным. Выявление закономерностей физиологических процессов, позволяющих достичь высоких результатов в определенных видах спорта, дает в руки тренера конкретный инструмент для оптимизации тренировочного процесса.

Исходя из вышеизложенного, была сформулирована цель исследования – оценить состояние системы гемодинамики, ее регуляции и некоторых показателей метаболизма в годичном макроцикле у пловцов-подводников высокой квалификации.

Задачи исследования 1. Провести анализ состояния гемодинамики и ее вегетативной регуляции методом биоимпедансной реографии у пловцов-подводников высокой квалификации в годичном тренировочном макроцикле.

2. Оценить адаптивные возможности сердечно-сосудистой системы при функциональных нагрузках (ортостаз и антиортостаз) и влияние тренировки на показатели системы гемодинамики и вегетативной регуляции у пловцовподводников высокой квалификации в годичном тренировочном макроцикле.

3. Определить состояние метаболического статуса (свободнорадикальное окисление, вещества средней и низкой молекулярной массы, олигопептиды) и оценить влияние тренировки на эти показатели у пловцов-подводников высокой квалификации на разных этапах тренировочного макроцикла.

4. Выявить половые различия состояния гемодинамики, регуляции и некоторых показателей метаболизма у пловцов-подводников высокой квалификации в годовом тренировочном макроцикле.

Научная новизна исследования Впервые на основе неинвазивного гемодинамического мониторинга определены изменения центральной и периферической гемодинамики и выявлены особенности регуляции основных параметров кровообращения у пловцов-подводников высокой квалификации на разных этапах тренировочного макроцикла. Установлено, что предсоревновательный период характеризуется экономизацией работы сердца, согласованностью его функций и сосудистого компонента, что подтверждается достоверным снижением ударного объема, минутного объема крови, Хитер-индекса до физиологического уровня, достоверным снижением артериального давления, достоверным увеличением пульсации мелких сосудов и сатурации крови, достоверным возрастанием интегрального показателя деятельности сердечно-сосудистой системы (Pi). К началу соревновательного периода в регуляции минутного объема крови снижается значение симпатической нервной системы и возрастает роль миогенных механизмов (до 90%); характерно возрастание симпатических влияний в регуляции пульсации крупных сосудов и преобладание нейрогенных механизмов регуляции в пульсации мелких сосудов.

Выявлено, что интенсивность свободнорадикального окисления и количественное представительство в жидких средах организма (слюна, моча) молекул средней молекулярной массы, отражающих процессы метаболизма и уровень эндогенной интоксикации, зависит от периода макроцикла.

Установлены гендерные отличия в работе сердечно-сосудистой системы, когда усиление интенсивности тренировочных нагрузок в середине макроцикла приводит к усилению функционирования сосудистых компонентов гемодинамики и кислородно-транспортной функции у девушек. У юношей более выражены процессы свободнорадикального окисления в предсоревновательный период.

Выявлены однонаправленные, согласованные изменения параметров центральной и периферической гемодинамики и некоторых показателей метаболизма в различные микроциклы тренировочного года, что доказывает различный уровень адаптации к нагрузкам в эти периоды.

Теоретическая и практическая значимость исследования Выявление новых частных и общих особенностей, в том числе гендерных, физиологической и биохимической адаптации к нагрузкам в различные периоды тренировочного цикла у пловцов-подводников высокой квалификации, имеет большое значение для физиологии спорта. Регуляторные перестройки на уровне центральной и периферической гемодинамики показывают формирование устойчивых механизмов адаптации Применение функциональных проб (ортостатической и антиортостатической) для исследования гемодинамических реакций является информативным критерием для раннего выявления процессов дизрегуляции и дизадаптации у пловцов-подводников высокой квалификации.

Изменения свободнорадикального окисления и перераспределение активности ферментов общей антиокислительной способности показывают эффективность адаптации к физическим нагрузкам в динамике макроцикла.

Полученные результаты расширяют современные представления физиологии, биохимии, теории и методики ФК и спорта о механизмах адаптации организма к интенсивным физическим нагрузкам и могут быть использованы в преподавании соответствующих разделов на теоретических кафедрах медицинских, биологических, спортивных ВУЗов. Практическое значение работы состоит в том, что дано обоснование необходимости внедрения результатов в тренировочный процесс с целью выявления процессов дизрегуляции и дизадаптации и сохранения здоровья у спортсменов высокой квалификации. Методы исследования позволяют объективно оценивать состояние гемодинамического статуса системы сердца и сосудов, интенсивность окислительного напряжения и эффективность антиокислительной системы у спортсменов-подводников высокой квалификации.

Результаты работы внедрены в учебный процесс на кафедрах:

патофизиологии ГОУ ВПО «ЧелГМА Росздрава» в лекционный курс «патофизиология сердечно-сосудистой системы»; теории и методики физической культуры и спорта ГОУ ВПО ЮУрГУ в лекционный курс «общие механизмы адаптации». Рекомендации диссертационной работы внедрены в систему подготовки пловцов-подводников специализированной детскоюношеской спортивной школы олимпийского резерва № 7 по водным видам спорта (г. Челябинск).

Основные положения, выносимые на защиту 1. Изменения гемодинамических параметров, регуляции и отдельных процессов метаболизма у пловцов-подводников высокой квалификации характеризуются периодичностью внутри годового тренировочного макроцикла 2. Наиболее низкий уровень адаптации к нагрузкам у пловцов-подводников высокой квалификации наблюдается в середине тренировочного макроцикла, а наиболее высокий - в предсоревновательный период.

3. Индивидуальный «физиологический портрет» мастера спорта международного класса по скоростным видам подводного плавания обнаруживает существенные отличия от большинства групповых характеристик, что обеспечивает больший функциональный резерв организма и, в конечном итоге, более высокие спортивные достижения.

Апробация работы Основные положения работы изложены на IV Всероссийской университетской научно-практической конференции молодых ученых и студентов по медицине (Тула, 2004), на Всероссийской научной конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2004), на VI научно-практической конференции с международным участием «Санкт-Петербургские научные чтения» (СанктПетербург, 2004), на Всероссийской конференции «Компенсаторноприспособительные процессы: фундаментальные, экологические и клинические аспекты» (Новосибирск, 2004), на 59-й научной конференции молодых ученых и студентов УГМА «Актуальные вопросы современной медицинской науки и здравоохранения» (Екатеринбург, 2004), на X Всероссийской научнопрактической конференции «Молодые ученые в медицине» (Казань, 2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них две в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 170 страницах, иллюстрирована 32 таблицами, 19 рисунками. Состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, и их обсуждения, заключения, выводов, списка литературы. Список литературы включает в себя 274 источника, из них 37 зарубежные.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования. Исследуемая (общая) группа включала 28 спортсменов – пловцов (скоростные виды подводного плавания) высокой квалификации (I разряд, КМС, МС, МСМК) в возрасте 14-18 лет, имеющих спортивный стаж не менее 5 лет. Спортсмены тренировались на базе специализированной детско-юношеской спортивной школы олимпийского резерва № 7 по водным видам спорта г. Челябинска. Наблюдения проводились трижды в течение годичного тренировочного цикла (начало – сентябрь (исследование 1); середина – январь (исследование 2); конец макроцикла, предсоревновательный период – май (исследование 3)). Тренировочный режим включает 1-2 тренировки в день 5-6 раз в неделю в зависимости от этапа тренировочного процесса. Для исключения непосредственного влияния тренировочной нагрузки исследование гемодинамики проводились минимум через 3 часа после тренировки. Для изучения гендерных отличий исследуемую группу делили на девушек и юношей.

Для регистрации пoкaзaтeлeй цeнтpaльнoй и периферической гемодинамики использована биоимпедансная тетраполярная peoпoлигpaфия на базе компьютерной системы «Кентавр IIPC» фирмы «Микролюкс» (рекомендована к производству и применению в медицинской практике протоколом № POCC.RU.AЮ 45.B00211 от 28.11.2002г.). Регистрировалось четырнадцать параметров кровообращения: частота сердечных сокращений (HR), минутный объем крови (СО), ударный объем сердца (SV), сердечный индекс (Ci), фракция выброса (EF), диастолическая волна наполнения левого желудочка (Fw), кардиоваскулярный Хиттер-индекс (Hi), артериальное давление (ВР), кровенаполнение сосудов микроциркуляции (Atoe), амплитуда пульсации аорты (ATHRX), интегральный индекс состояния сердечно-сосудистой системы (Pi);

колебания вегетативной регуляции (S). С помощью быстрого преобразования Фурье в качестве критериев регуляторной активности перечисленных параметров были выбраны их амплитудные значения в виде мощности колебаний всего спектра (P – POWER) и величины колебаний в виде процента мощности в четырех диапазонах частот колебаний: гуморально-метаболическом диапазоне (ультрамедленные волны – 0-0,025 Гц, УНЧ), диапазоне ренинангиотензин-альдостероновой системы, вазопрессина (выраженно медленные волны – 0,026-0,075 Гц, ОНЧ), диапазоне барорегуляторной активности (медленные волны – 0,076-0,15 Гц, НЧ) и диапазоне парасимпатической системы регуляции (высокочастотные волны – 0,16-0,5 Гц, ВЧ). За частоту всего спектра принималась его середина (Fm – frequency median). Функциональный резерв системы кровообращения оценивался методом пассивного ортостаза и пассивного антиортостаза (Осадчий Л.И., 1982). Оценка показателей оксигенации проводилась на аппарате ABL-330 (Дания). Изначально определяли насыщение гемоглобина артериальной крови (SpO2) кислородом. По стандартным формулам рассчитывали доставку кислорода (DO2).

Биохимические методы. Забор слюны и мочи для исследования производился непосредственно до и сразу после тренировки. Оценка показателей эндогенной интоксикации слюны и мочи проводилась по веществам низкой и средней молекулярной массы (ВНиСММ) по методу Малаховой М.Я., Оболенского С.В. (1991), с одновременным определением содержания Лоури-позитивных веществ (ЛПВ, олигопептидов) (Lowry O.H., 1951). Интенсивность свободно-радикального окисления в моче и слюне определяли методом хемилюминесценции на приборе «Хемилюминомер ХЛпо оригинальной методике (Р.Р. Фархутдинов, 1998). Активность церулоплазмина определяли по методу Тена Э.В. (1981). Активность супероксиддисмутазы оценивали по торможению реакции восстановления нитросинего тетразолия (Чевари С., 1985). Активность глютатион-редуктазы оценивали по способности окислять НАДФН при длине волны 340 нм (Верболович В.П., 1987). Уровень ТБК-положительных продуктов определяли в реакции с 2-тиобарбитуровой кислотой (Коробейникова Э.Н., 1989). Общую антиокислительную активность оценивали по способности слюны подавлять липопероксидацию in vitro в присутствии гомогената крысиного мозга. Результаты обрабатывали методами вариационной статистики с помощью пакета прикладных программ “Statistica 6.0”. Проверку статистических гипотез производили с использованием параметрических (критерий ANOWA, t – критерий Стьюдента, парный t – критерий Стьюдента, однофакторный и двухфактроный дисперсионный анализ) (при нормальном распределении) и непараметрических критериев (U – критерий Манна-Уитни, KW – критерий Крускаль-Уоллиса, WW – критерий Вальда-Вольфовитца, парный Z-критерий Вилкоксона) (при отклонении от нормального распределения). Значения считали статистически значимыми при p0,05. (Гланц С., 1999, Реброва О.Ю., 2002).

Показатели гемодинамики у пловцов-подводников высокой квалификации в годовом макроцикле. Для данной категории спортсменов характерны высокие абсолютные показатели минутного объема крови (МОК):

от 9,72±0,61 л/мин (сентябрь) до 7,62±0,78 л/мин (май). Достоверное снижение показателей МОК (р=0,04) происходит к началу соревновательного периода (май) за счет уменьшения УО (р=0,01). К середине тренировочного цикла, в период больших нагрузок, достоверно увеличивается показатель фракции выброса (EF) левого желудочка при сохранении количественных параметров преднагрузки. К началу соревновательного периода EF снижается до уровня, зафиксированного в начале макроцикла. Аналогичным образом реагирует на нагрузку сердечный индекс (СИ), достоверно увеличиваясь к середине и снижаясь к концу макроцикла. Все вышеуказанные изменения в состоянии относительного физиологического покоя могут быть оценены как экономизация деятельности сердца. Подтверждением является достоверное снижение Хитериндекса (Hi) к концу года (р40 усл. ед.) указывает на наличие нормосимпатикотонии. Артериальное давление, как