Изменение кардиоритма и спектральных характеристик кровообращения юных пловцов-спринтеров и стайеров

УДК 797.2+616.1

ИЗМЕНЕНИЕ КАРДИОРИТМА И СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КРОВООБРАЩЕНИЯ ЮНЫХ ПЛОВЦОВ СПРИНТЕРОВ И СТАЙЕРОВ

А.П. Исаев, Т.В. Потапова, В.В. Эрлих ЮУрГУ, г. Челябинск

Впервые показана полифункциональная мобильность значений кардиоваскулярной системы юных пловцов стайеров и спринтеров. Выявлены ее особенности и механизмы в зависимости от специализации спортсмена. При этом ключевые значения для приобретения фазы стабилизации аллостаза имеют интегративное значение межсистемного и внутрисистемного характера.

Ключевые слова: адаптация, аллостаз, кардиоинтервалы, спектральный анализ, кровообращение.

Межсистемные функциональные связи при долговременной компенсаторной адаптации (ДКА) к частичной гипоксии, сопровожденной интенсивными воздействиями, ослабевают, и уменьшается число переменных взаимно коррелирующих между собой. Однако увеличивается количество значений малой структуры автономной внутрисистемной связи. В начале ДКА эффективность двигательной деятельности околопредельной мощности определяется функционально емкими системами (кардиогемодинамики, внешнего дыхания, функционального состояния периферического нейро-моторного аппарата, резкими гормональными сдвигами). По мере ДКА происходит детерминированное узкоспецифическое снижение сосудистых изменений, изменений кислородотранспортной системы и электронейромиографических характеристик. На этом фоне ограничилось количество функционально связанных параметров. Вполне очевидно, что возмущающие воздействия частичной гипоксии приводят к увеличению внутрисистемных связей автономного характера.

Результаты КИГ в позе лежа и стоя у юных пловцов 16-19 лет представлены в табл. 1. Расчеты показали, что индекс напряжения (ИН) у спринтеров в положении лежа был 45,71 ± 1,76 у.е., а у стайеров - 29,23 ± 1,24 у.е. (Р < 0,01). В позе стоя значения ИН соответственно равнялись 51,78 ± 1,84 и 33,9 ±1,78 у.е. (Р<0,01).

Следовательно, состояние КИГ существенно различалось у спринтеров и стайеров как в покое (Р < 0,001), так и при ортопробе. Реакция на ортостаз как у спринтеров (Р < 0,05), так и у стайеров (Р < 0,05) различна. В целом значения КИГ лежа характеризуются парасимпатикотонией или эй-тонией и согласуются с результатами при активном ортостазе. В частности это касается значений Мо и ДА.

Исключительно важны значения КСУ и КПВ, отражающие степень реагирования Б-отдела ВНС на ортопробу. У спринтеров КСУ оказался выше на 14 %, а величина КПВ (скорость реституции ЧСС по отношению к фоновым данным) была выше у стайеров на 18,50 %.

Таблица 1

Значения ортокардиоинтервалографии юных пловцов

Параметр Спринтеры Стайеры Вероятность различий Р

Лежа

Мо, с 1,01 ±0,05 1,10 ±0,06 >0,05

АМо, % 35,20 ± 1,40 30,10 ±1,34 <0,05

Мо/ДХ 2,88 ± 0,30 2,45 ± 0,25 >0,05

АМо/Ах 100,52 ± 6,98 67,10 ±5,76 <0,01

Дх 0,38 0,47

Стоя

Мо, с 1,02 + 0,06 1,12 + 0,09 <0,05

Дх, с 0,36 ±0,02 0,46 + 0,04 <0,05

ДА, с 0,26 ±0,03 0,32 ±0,04 >0,05

КСУ, % 8,76 ±0,52 7,65 ± 0,40 >0,05

КПВ, % 2,32 ± 0,18 2,73 ± 0,19 >0,05

Сумма баллов 37,20 ± 1,90 38,70 ± 1,75 >0,05

Необходимо отметить, что в группе спринтеров выявилось большее количество спортсменов с признаками дезадаптивной направленности, включающими резкое увеличение ЧСС, САД, хитер-индекса, нарушения вегетативного обеспечения деятельности по гиперсимпатикотоническому типу: 30 против 14 % у стайеров. Это вызвало необходимость применения для этой группы спортсменов реабилитационного курса в виде детензор- и редокс-терапии, массажа восстановительно-успокаивающего характера, снижения объема и интенсивности больших тренировочных нагрузок (БТН).

Существенные различия нами были выявлены при спектральном анализе медленноволновой вариабельности показателей центральной и периферической гемодинамики. В табл. 2 представлены результаты спектрального анализа показателя ритма сердца. Как видно из табл. 2, показатели ОМС у стайеров по сравнению со спринтерами достоверно выше, что детерминировано более высокой мощностью спектра в диапазонах НЧ и ВЧ (Р < 0,01). Мощность колебаний в двух других диапазонах была одинакова.

нения отделов ВНС в регуляции кардиоритма (индекс парасимпатического и симпатического взаимодействия ВЧ/НЧ равнялся примерно 1 у.е.), но различался вклад факторов в ОМС: суммарная площадь колебаний в диапазонах НЧ и ВЧ равнялась у спринтеров 34,32 м/с2, а у стайеров 49,42 м/с2 (более чем в 1,4 раза).

Следует также отметь, что у пловцов-стайеров в регуляции сердечного ритма наиболее высока значимость ВНС: 30,40 % относится к факторам ВЧ (объемрегулирующие Р с дыхательной составляющей), и НЧ-колебаний (£60,80 %) симпатический отдел ВНС, а доля ОНЧ-колебаний составила 27,30 %. В группе спринтеров эти значения соответственно были 53,22 и 31,32 %. Достоверный уровень различий в последнем случае подтверждается и более высокой значимостью парасимпатических влияний.

При переходе в позу стоя наблюдалось уменьшение ОМС за счет снижения во всех диапазонах вариабельности, кроме низкочастотного у стайеров. Нами выявлено повышение мощности НЧ-колебаний в 1,4 раза и роли отдела ВНС в ре-

Таблица2

Значения спектральных компонентов сердечного ритма у юношей пловцов 16-19 лет

Наименование Группа Занимаемая поза

Лежа Стоя

Общая мощность спектра, м/с СП 64,50 ±6,10 43,10 ±5,50

СТР 81,40 ±5,75 65,20 ±5,20

Р <0,05 <0,01

УНЧ, м/с1 СП 9,98 ± 0,86 6,60 ±0,64

СТР 9,70 ±0,90 7,70 ± 0,70

Р >0,05 >0,05

ОНЧ, м/с1 СП 20,20 + 2,00 17,20 ± 1,50

СТР 22,30 ±2,10 20,60 ±2,02

Р >0,05 >0,05

НЧ, м/с^ СП 16,94 ± 1,60 16,10 ± 1,42

СТР 24,70 ±1,70 31,24 ±2,00

р <0,01 <0,01

ВЧ, м/с1 СП 17,40 ±1,42 3,25 ± 0,40

СТР 24,74 ±1,65 5,70 ±0,46

р <0,01 <0,001

Условные обозначения: СП - спринтеры, СТР - стайеры.

В группе стайеров ключевое значение в регуляции кардиоритма принадлежит надсегментарно-му уровню (ОНЧ-колебания) и симпатическому отделу ВНС (НЧ-колебания). В этой связи индекс централизации (ОНЧ+НЧ/ВЧ) был выше у спринтеров, чем у стайеров, соответственно 2,13 у.е. и

1,90 у.е. Вегетативный баланс у пловцов-стайеров был ненапряженным (ОНЧ < НЧ < ВЧ), а у спринтеров находился в состоянии напряжения (НЧ < < ОНЧ > ВЧ).

Особого изучения требуют особенности вегетативной регуляции ритма миокарда. В группах спринтеров и стайеров выявлены симватные изме-

гуляции кардиоритма - его вклад в ОМС увеличился до 47,82 %.

В группе спринтеров при ортопробе доминирующим было влияние надсегментарных механизмов регуляции ритма миокарда (ОНЧ-колебания равнялись 40 %). Приоритетно в обеих группах уменьшилась доля ВЧ-колебаний. При этом УНЧ-компонента не претерпела существенных изменений в обеих группах пловцов. Можно полагать, что метаболические факторы не доминируют в управлении ритмом миокарда. Адекватная реакция на ортопробу, опосредованная повышением роли отдела ВНС, отмечалась у стайеров. Рассмотрим

спектральные звенья ударного объема юных пловцов (табл. 3).

Как видно из табл. 3, ОМС систолического объема в группах также различалась, но у спринтеров по сравнению со стайерами была выше мощность флюктуации (Р < 0,01), соответственно, степени влияния на гипотропную функцию надсегментарно-го уровня регуляции (ОНЧ-волны). У стайеров выше мощность УНЧ- и ВЧ-колебаний, отражающих большую значимость воздействий на сократительную функцию миокарда пловцов-стайеров, по сравнению со спринтерами интракардиальных факторов и РБ-отдела ВНС. В позе стоя указанные различия нивелируются, за исключением ВЧ-волн (достоверно выше у стайеров). При ортостазе наблюдалось снижение ОМС в обеих группах за счет уменьшения мощности спектра в трех диапазонах (СНЧ, ОНЧ, ВЧ) при повышении мощности НЧ-волн в 1,5 раза.

Распределение ОМС систолического объема по частотам спектра позволило также выделить ряд значимых различий. В группе спринтеров исходно наиболее значительный вклад ОНЧ-волн (35,10%) и ВЧ-колебаний (35,20%). В группе стайеров соответственно ВЧ (40,20 %), НЧ (23,70 %). Кроме этого, у спринтеров в два раза меньше значимость интракардиальных факторов регуляции инотропной функции по сравнению со стайерами (доля УНЧ-волн составила соответственно 7,20 и 16,80 %).

В позе стоя процентное распределение по частотам спектра в группах было относительно равным. Отмечалась различная динамика сдвигов по диапазонам при смене положения тела.

Ключевыми факторами регуляции сократительной функции миокарда при активном ортостазе является симпатический отдел ВНС. Доля флюктуаций в НЧ-диапазоне от величины ОМС равнялась 55,22 % у спринтеров и 55,32 % у стайеров

при двукратном снижении значимости высокочастотных волн. Следовательно, при ортостазе уменьшаются объемрегулирующие влияния и усиливаются гуморально-гормональные, связанные с гравитационным воздействием.

Таким образом, в позе стоя происходит уменьшение венозного возврата, вследствие чего снижается ударный объем (УО), что служит пусковым фактором для активации экстракардиальных механизмов регуляции инотропной функции сердца. Обнаружено при анализе спектра УО-отклонения от диапазона адаптивных изменений у 30,20 % спринтеров и 12,60 % стайеров. Это обстоятельство свидетельствует о накоплении аллостатического груза у юных спортсменов, детерминированного стресс-напряжением ТП и гравитационными воздействиями.

Изменение волновой активности ОМС по частотам спектра среднединамического давления

представлено в табл. 4. Комментируя показатели табл. 4, необходимо сказать о большой вариабельности значений ОМС и вследствие этого отсутствии различий между группами. Однако тенденция к снижению ОМС у стайеров по сравнению со спринтерами обнаружена. Величина Срд выявилась посредством интеграции следующих уровней регуляции: надсегментарным, сегментарным, симпатическим, барорефлекторным, гуморально-гормональным и объемрегулирующим факторами.

У пловцов-спринтеров по сравнению со стайерами отмечались более высокие значения ОМС в ОНЧ-диапазоне (Р < 0,01).

Под воздействием ортостаза ОМС возрастала в обеих группах на 50,00 %. Следовательно, сохранение в позе стоя исходного уровня Срд требовало больших энергозатрат. Поддержание Срд осуществлялось преимущественно за счет факторов барорефлекторных, гуморально-гормональных и активации симпатического отдела ВНС. Однако

Таблица 3

Значения спектральных компонентов систолического объема юных пловцов

Наименование Группа Занимаемая поза

Лежа Стоя

Общая мощность спектра (ОМС), м/с СП 36,57 ± 4,05 22,36 ±2,47

СТР 41,60 + 4,30 25,20 ± 2,80

Р >0,05 >0,05

УНЧ, м/с2 СП 2,65 ± 0,23 1,57 ±0,20

СТР 7,00 ±0,69 1,17 ±0,15

Р < 0,001 > 0,05

ОНЧ, м/с2 СП 12,88 ± 1,40 4,44 ± 0,42

СТР 8,04 ± 0,98 4,45 ± 0,38

Р <0,01 >0,05

НЧ, м/с2 СП 8,26 ± 0,90 12,37 ± 1,30

СТР 9,88 ± 0,95 13,94 ± 1,42

Р • >0,05 >0,05

ВЧ, м/с2 СП 12,90 ± 1,24 4,05 ± 0,47

СТР 16,76 ± 1,32 5,70 ±0,56

р <0,05 <0,05

Таблица 4

Спектральные характеристики среднединамического давления в пробах лежа и стоя у юношей пловцов

Наименование Группа Занимаемая поза

Лежа Стоя

Общая мощность спектра, м/с СП 46,30 ±6,40 60,85 ± 7,20

СТР 39,70 ±4,10 52,60 ± 5,10

Р >0,05 >0,05

УНЧ, м/с2 СП 8,84 ±0,90 9,92 ±1,02

СТР 10,06 ±0,99 10,87 ± 1,10

Р >0,05 >0,05

ОНЧ, м/с2 СП 28,20 ±2,70 19,26 ± 1,90

СТР 18,55 ± 2,10 18,20 ± 1,82

Р <0,01 >0,05

НЧ, м/с2 СП 9,30 ±1,05 31,70 ±2,98

СТР 11,20 ± 1,25 23,64 ± 2,32

Р >0,05 <0,05

ВЧ, м/с2 СП 0,01 ± 0,001 0,01 ± 0,001

СТР 0,015 ± 0,001 0,012 ± 0,001

р >0,05 >0,05

достоверных межгрупповых различий в процентном распределении ОМС по диапазонам спектра лежа - стоя, а также в изменении спектральных компонентов при ортопробе не выявилось. Итак, по итогам спектрального анализа автономные факторы регуляции наряду с сегментарными и над-сегментарными воздействиями интегративно способствуют поддержанию уровня системного Ад, детерминирующего при активом ортостазе адаптивно-компенсаторными реакциями сосудов [2, 4]. Более напряженные механизмы регуляции адаптивно-компенсаторных механизмов отмечались у пловцов-спринтеров при функциональных пробах.

Как видно из анализа спектральных характеристик амплитуды реоволн мелких сосудов (табл. 5), наблюдаются вариативные, с доминированием сегментарных факторов различного уровня регуляции.

Явно просматривается приоритетная роль барорегуляции в устойчивом поддержании системы кровообращения в горизонтальном и вертикальном положении. Снижен вклад объемрегулирую-щих влияний Срд и мелких сосудов, и наоборот, достаточно высок вклад в управление сердечным ритмом и ударным объемом.

Комментируя данные табл. 5, необходимо отметить отсутствие различий в значениях ОМС в позе лежа. В позе стоя отмечалось снижение ОМС во всех диапазонах, кроме ВЧ-колебаний. Более низкие величины ОМС были у спринтеров по сравнению со стайерами. Наиболее значимо представлены в позе лежа УНЧ- и ОНЧ-волны, но в отличие от абсолютных показателей, доля УНЧ-колебаний под воздействием ортопробы возросла на 8,50 % у спринтеров и на 6,82 % - у стайеров, а НЧ- и ОНЧ-волны соответственно снижались у спринтеров на 4,82 и 3,40 % и на 6,72 и 0,92 % - у стайеров.

Повышение при активном ортостазе относительной мощности колебаний (в %) в диапазоне

УНЧ, по-видимому, может свидетельствовать о увеличении значимости местных факторов регуляции периферической гемодинамики в поддержании тонуса мелких сосудов, а следовательно, системного Ад на целесообразном уровне в зависимости от потребностей.

Разницу спектральной мощности колебаний мелких и крупных сосудов при активном ортостазе можно объяснить неодинаковой степенью участия в барорефлекторной активности. Крупные сосуды более подвержены центральной регуляции, чем мелкие, которые зависимы от периферических тканевых факторов.

Общая мощность спектра У О, сердечного ритма и мелких сосудов при смене позы лежа-стоя снижалась, а Срд - повышалась. При этом диапазон частотных волн был самым высоким в значениях ОНЧ. Для Ад, ритма сердца и пульсации мелких сосудов колебания варьируют между гуморальногормональным диапазоном и барорефлекторными факторами. При этом достаточно значима роль цен-трально-нервных и объемрегулирующих воздействий в регуляции систолического объема и кардиоритма. Однако каждый уровень регуляции специфичен и вносит определенный вклад в общую регуляцию кровообращения юных спортсменов при гравитационных воздействиях. На фоне влияния БТН несомненно присутствуют факторы ауксоло-гических изменений, в том числе пубертатного развития. Из всего спектра гормональных воздействий трудно выделить факторы эндокринной системы в интегративной деятельности организма. Их можно дифференцировать по возрасту активного проявления и стабилизации гормонов. Например, у юношей устойчивость гормональных проявлений относится к 15-16 годам, а у девушек биологическая надежность варьирует от 13 до 15 лет [1].

Изменение мощности выполняемых БТН по-

Таблица 5

Значения спектральных компонентов амплитуды реоволны пальца стопы в позах лежа - стоя у юношей пловцов

Наименование Группа Занимаемая поза

Лежа Стоя

Общая мощность спектра, м/с СП 41,10 + 3,20 19,30 ± 2,40

СТР 46,20 ±2,70 27,59 ± 1,96

Р >0,05 <0,05

УНЧ, м/с2 СП 10,50 ± 1,30 6,55 ±0,68

СТР 13,05 ± 1,25 9,65 ± 0,92

Р >0,05 <0,05

ОНЧ, м/с2 СП 22,40 ± 2,42 9,60 ±0,94

СТР 25,92 ± 2,52 13,34 ± 1,38

Р >0,05 <0,05

НЧ, м/с2 СП 8,24 ± 0,92 3,22 ± 0,32

СТР 7,26 ± 0,76 4,58 ± 0,40

р >0,05 < 0,01

ВЧ, м/с1 СП 0,011 ±0,001 0,01 ± 0,001

СТР 0,012 ± 0,001 0,011 ±0,001

Р >0,05 >0,05

зволило выявить стресс-реализующие и стресс-лимитирующие факторы кровообращения и вклада в регуляцию на различных уровнях управления. Под влиянием систематической спортивной тренировки в организме развивается комплекс структур-но-функциональных изменений, проявляющийся в повышенной, формирующей, развивающей и стабилизирующей фазе аллостаза. При этом нерациональное, неадекватное резервам организма программирование зачастую приводит к накоплению аллостатического груза. Нарушается основной критерий аллостаза - достижение стабильности через изменчивость. Возраст 16-19 лет - период вариативных адаптивно-компенсаторных сдвигов развивающей фазы аллостаза.

В период активных фаз пубертатного развития наблюдались отчетливые изменения гемодинамиче-ских показателей при ортопробе. Анализ показал, что ОМС, УО, Ад, СР, АТОЕ, АТНИ имеют разное частотное представительство. Усматриваются интеграции в регуляции УО, аорты, но с наклоном в сторону высоких частот. По данным спектрального анализа ключевая роль в регуляции Ад отводится активации катехоламинов и реанинангиотензино-вой системы в пубертатном периоде [3].

Установлено, что хронотропная функция и спортивное сердце характеризуются выраженной автоматизацией управления. Между ритмом и силой сердечных сокращений наблюдаются прямые связи [4]. Отмечается тесная связь сосудодвигательного центра с ядром блуждающего нерва, и поэтому сосудистые реакции сочетаются с изменением деятельности миокарда.

В исследовании применялись следующие виды БТН в подготовке юных пловцов: серийное проплывание 10 х 100 м при среднем уровне лактата после нагрузок 7,90 ± 10,36 ммоль/л; анаэроб-

но-аэробные специальные упражнения: 4 х 200 м; 4 х 100 м; 4 х 50 м с постепенным увеличением скорости плавания. После всей серии уровень лактата равнялся 14,70 ± 11,9 ммоль/л; силовое плавание с отягощением и увеличением гребущей поверхности при среднем уровне лактата составил

8,90 ±0,98 ммиль/л; дозированные нагрузки, связанные с плаванием «на привязи» 3 х 10 с и 60 с при уровне лактата 8,89 ± 1,20 ммоль/л.

Выявлены замыкаемые связи между скоростью плавания, значениями силы тяги и адреналина, результатами, указанными выше: НА, К+, Иа и лактата. Теснота связей возрастала с увеличением интенсивности БТН.

Обнаружена детерминированность нагрузок прогрессивной тренировки от гормональной активности, содержания биоэлементов, фосфоронеорганических значений, значений КИГ, несоответствия показателей ФВД, ССС, ОКИГ должным и неадекватным реакциям на активный ортостаз.

Установлены диапазоны ОКИГ, ведущие к переутомлению при повышении интенсивности тренировочных воздействий на 30-35 %. Разработаны рекомендации, позволяющие снизить объем работы на 30-50 % без ущерба для спортивной результативности, функционального и метаболического состояния. Содержание электролитов, влияющих на сократимость миокарда, изменяется значительно под воздействием БТН. Снижение внутриклеточного содержания К+, повышение Ыа+, различия в разных типах мышечных волокон активности электролитов и АТФ связаны с утомлением. Об этом же убедительно свидетельствуют конфигурация, амплитудные и частотные характеристики ЭМГ, а также накопление Фн в связи с выполнением БТИ силовой направленности на выносливость.

Применение интенсивных нагрузок (до 35-40 %

в 3-4 зонах относительной мощности) при ЧСС выше 180 уд./мин и уровня лактата до 10-14 ммоль/л вызывало напряжение изучаемых систем вплоть до переутомления, что требовало применения в реакциях прогрессивных восстановительных мероприятий. Для отдельных спортсменов также тренировочные воздействия оказались чрезмерными и им индивидуально рекомендовалось перейти на режим восстановительных нагрузок.

Литература

1. Морфофункциональные константы детского организма: справочник / В. А. Доскин, X. Келлер, Н.М. Мураенко и др. -М.: Медицина, 1997. - 288 с.

2. Исаев, А.П. Адаптация единой функциональной системы организма детей, подростков и юношей / А.П. Исаев, С.А. Личагина, В.Д. Юмагуен // Бюллетень Сибирской медицины. Приложение 1. -Томск, 2005. - С. 151-152.

3. Колебательная активность показателей функциональных систем организма спортсменов и детей с различной двигательной активностью: учеб. пособие / А.П. Исаев, Е.В. Быков, А.Р. Са-бирьянов и др. /подред. А.П. Исаева, Е.В. Быкова. -Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. - 238 с.

4. Физиология сердца: учебное пособие / под ред. акад. Б.И. Ткаченко. - 2-е изд., испр. и доп. -СПб.: СпецЛит, 2001. -143 с.

Поступила в редакцию 25 декабря 2008 г