УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ ТАВРИЧЕСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА
КИСЛОРОДНЫЙ МОНИТОРИНГ, ПОРОГ АНАЭРОБНОГО ОБМЕНА (ПАНО),
КРОВООБРАЩЕНИЕ И ДЫХАНИЕ В ОЦЕНКЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЕЗЕРВОВ ОРГАНИЗМА СПОРТСМЕНА
ПРИ ВОЗРАСТАЮЩИХ НАГРУЗКАХ.
Ефименко А.
М., доктор медицинских наук, профессор
Гончаров В. Ю.
Кислород (О2) является акцептором
электронов в системе окислительного фосфорилирования,
необходим для ресинтеза АТФ, участвует в образовании
СО2 в цикле Кребса, а также, взаимодействуя с водородом (Н+), образует воду
(Н2О) и предотвращает подкисление внутренней части клеток. При недостатке
кислорода (гипоксия) замедляется образование АТФ, падает энергетический и
функциональный потенциал клеток, а при прекращении поступления О2 в ткани (аноксия) наступает гибель клеток (особенно коры
головного мозга) в течение нескольких минут. Гипоксия тканей приводит к
рефлекторному запуску срочных адаптивных реакций дыхательной и
сердечно-сосудистой систем, которые начинают компенсировать недостаток О2 увеличением лёгочной вентиляции и активизацией
кровообращения. Таким образом аэробная физическая работоспособность зависит от
функционирования кислородтранспортной системы (дыхательной, сердечно-сосудистой
и крови) по обеспечению и поддержанию рО2 около митохондрий клеток на
необходимом уровне (1-
Центральные механизмы гемодинамики имеют решающее значение
для транспорта О2, а периферические влияют на
поступление О2 из крови к митохондриям и в большей степени определяют
эффективность использования О2 тканями. Центральная гемодинамика поддаётся
изучению достаточно хорошо; что же касается микроциркуляции,
то, несмотря на большой интерес к этому вопросу, наши знания по физиологии
капилляров и особенно по их функционированию при
физических нагрузках остаются весьма ограниченными. Связано это, в первую
очередь, с трудностью изучения гемодинамики и транспорта О2
на капиллярном и тканевом уровнях. Однако, в последнее
время с помощью полярографической техники удаётся
прижизненно изучать процессы газообмена между кровью и тканями, состояние
капиллярного кровотока и кислородного режима клеток.
Учитывая многоступенчатость и многокомпонентность
кислородного каскада организма, взаимосвязь всех его звеньев, изучение
функциональных возможностей кислородтранспортной системы необходимо проводить
комплексно и лучше в динамике при возрастающих мощностях физических нагрузок.
Этим достигается включение всех звеньев и механизмов транспорта О2, выявление их недостатков и резервов.
В данной работе проводилась оценка функциональных резервов
аэробной выносливости по показателям сердечно-сосудистой, дыхательной систем,
кислородного режима тканей и ПАНО у спортсменов со значительным уровнем
аэробной мощности ( О2max более
50 мл/кг-1/мин-1).
Исследовали две группы спортсменов разной квалификации,
тренирующихся на выносливость, подобранных с практически одинаковыми величинами
О2max. Первая группа (п=13) была представлена второ- и перво-разрядниками, а
вторая - к.м.с. и м.с. (п=9).
Аэробная производительность определялась по величине
максимального потребления кислорода ( О2max), аэробная
экономичность - по порогу анаэробного обмена (ПАНО). О2max и ПАНО
устанавливали неинвазивным методом по динамике
показателей газообмена и лёгочной вентиляции. Испытуемые выполняли велоэргометрическую нагрузку до отказа со ступенчато
возрастающей мощностью. Мощность первой ступени - 1Вт/кг-1, прирост на каждой
последующей ступени составлял 0,3Вт/кг-1. Продолжительность
каждой ступени - 3 мин. На последних 30 сек. каждой ступени осуществляли забор
выдыхаемого воздуха для определения минутного объёма лёгочной вентиляции и
газового анализа. Одновременно на электронном полиграфе П6Ч-01
регистрировали ЭКГ по Нэбу (отведение D), частоту
дыхания с помощью манжеты и преобразователя ППВ-02, трансторакальную
тетраполярную реограмму с
помощью реографического блока с частотой зондирующего
тока 40 кНz и точечных
электродов ЭПСК-01, фиксируемых на теле двусторонними адгезивными
кольцами; тетраполярную реоэнцефалограмму
с помощью реографического блока с частотой
зондирующего тока 70 кНz и
подпружиненных электродов (в качестве защитных электродов использовали
металлические кольца по краям фланцев измерительных электродов);
дифференциальные реограммы при помощи блоков дифференцирования.
Для снижения переходного сопротивления кожу обезжиривали спиртом, а электроды
покрывали тонким слоем электродной пасты. Артериальное давление определяли
измерителем ИАД-1. Регистрировали ряд показателей: минутный объём лёгочной
вентиляции ( E), фракцию кислорода и двуокиси углерода
в выдыхаемом воздухе, частоту сердечных сокращений (fh)
дыхания (ft), ударный объём крови, индекс
церебрального кровотока, систолическое и диастолическое
артериальное давление. Одновременно определяли расчётные параметры: минутное
потребление кислорода, минутное выделение двуокиси углерода, долю используемого
кислорода в выдыхаемом воздухе (?FO2), дыхательный коэффициент, вентиляционный
эквивалент кислорода и двуокиси углерода, кислородный пульс (LPI), ватт-пульс (W-fh), среднюю глубину дыхания, сердечный выброс, объёмную
скорость церебрального кровотока, среднее динамическое давление. Напряжение
кислорода (рО2) в тканях бедра и надключичной области,
а также капиллярный кровоток регистрировали непрерывно, в динамике полярографическим методом с помощью транскутанных
оксимониторов - ТСМ2 (производство фирмы "Radiometer"). Датчики оксимониторов
фиксировали с помощью специальных адгезивных колец на
коже. Показания рО2 в мм рт.ст.
и величины локальной перфузии в относительных единицах (мW)
постоянно высвечивались на экране дисплея и регистрировались на ленте
самописца. Синхронно проводилась запись оксигемограммы
и пневмограммы на фотооксигемографе 036.
Определение уровня функционального состояния
кислородтранспортной системы при достижении МПК характеризовался определёнными
значениями. У первой группы спортсменов О2max составляло 53,2+/-2,5
мл*кг-1*мин-1, критическая мощность нагрузки ( кр.) - 1286+/-46кгм*мин-1, Е кр.=
140,8л*мин-1, ?FО2 кр. =3,5?0,2%, fhкр.==193+/-7мин-1,
LPIкр.= =20,1+/-0,6 мл. У второй группы
О2max=53,1+/-1,8 мл*кг-1*мин-1, кр.=
1359+/-64кгм*мин-1, Е кр.=128+/-6л/мин-1, ?FО2
кр.=3,7+/-0,2%, fhкр.=180+/-5мин-1, LPIкр.=20,6+/-0,7мл. При сопоставлении
физической работоспособности и основных параметров кислородтранспортной системы
у спортсменов двух групп достоверных различий на уровне критической мощности
нагрузки не выявлено (Р>0,05). Это говорит об
ограниченной информативности аэробной выносливости и функциональных резервов по
уровню максимальной аэробной производительности.
Однако при исследовании фракционного использования
максимальной аэробной производительности на уровне ПАНО установлено, что у
более квалифицированных спортсменов физическая работоспособность оказалась
значительно выше (на 26%, р<0,05),
чем у менее квалифицированных и составила 1092+/-55кгм*мин-1 против
865+/-39кгм*мин-1. Этот повышенный уровень аэробной выносливости обеспечивался
более высокой степенью напряжения адаптивных реакций кардиореспираторной
системы в зоне аэробно-анаэробного перехода. Об этом свидетельствуют более
высокие уровни Е ПАНО и fh ПАНО (85,3л*мин-1,
163,4мин-1) у спортсменов второй группы по сравнению с менее квалифицированными
спортсменами первой группы (74,4л*мин-1, 142,6мин-1). Таким образом, более
высокий уровень функционального состояния кислородтранспортной системы в зоне
аэробно-анаэробного перехода позволяет высококвалифицированным спортсменам в
течение длительного времени использовать большую долю аэробной
производительности при мышечной деятельности. ПАНО составил у них 83,1% О2max и
81,2% Wкр., что значительно выше (на 21-26%, р<0,05), чем у спортсменов
первой группы, у которых ПАНО был на уровне 66,3% О2max и 67,2% Wкр.
Степень напряжения кислородтранспортной системы при ПАНО
отражает аэробный функциональный резерв организма, который можно оценить по
относительным значениям её основных параметров (в % от значений при критической мощности нагрузки). Например, у
спортсменов второй группы Е ПАНО=68,3% от Е кр.,
fh ПАНО=90,1% от fhкр., у спортсменов первой группы Е ПАНО=54,4%
от Е кр., fh
ПАНО=74,3% от fhкр. Таким образом, с повышением
тренированности функциональный резерв дыхательной и сердечно-сосудистой систем
возрастает. Нетрудно заметить, что функциональный резерв сердечно-сосудистой
системы у высококвалифицированных спортсменов достигает своих предельных
значений (до 90%), в то время, как у дыхательной, он
существенно ниже (до 74%) и может ещё значительно возрастать при физической
нагрузке. Поэтому сердечно-сосудистая система является наиболее важным
лимитирующим звеном в системе доставки кислорода к тканям.
Проецируя изменения параметров кардиореспираторной
системы на динамику рО2 в тканях, можно отметить
наличие нескольких типов взаимосвязи тканевого рО2 с дыханием, центральным
кровообращением и капиллярным кровотоком, а также со степенью насыщения крови
кислородом и уровнем ПАНО. У менее квалифицированных спортсменов изменения рО2 определялись преимущественно реакциями дыхательной системы
и степенью насыщения крови, кислородом, а у более квалифицированных - системных
кровообращением и капиллярным кровотоком. Уровень адаптации организма к
физическим нагрузкам различной мощности хорошо отражает капиллярный кровоток. У
спортсменов второй группы он резко возрастал на первых ступенях нагрузки, затем
плавно повышался до ПАНО, после чего стабилизировался и удерживался на высоком
уровне до отказа от работы. У спортсменов первой группы капиллярный кровоток
возрастал, как правило, до ПАНО, затем уменьшался до уровня критической
мощности нагрузки, после чего резко снижался. Таким образом, у менее
квалифицированных спортсменов ухудшение кровоснабжения тканей наступает на
уровне ПАНО, а срывы адаптации - при достижении критической мощности нагрузки.
Отсюда можно заключить, что для полной
оценки аэробной выносливости необходимо определять не только аэробную мощность
по величине О2max, но и аэробную экономичность по уровню ПАНО, так как
спортсмены с одинаковой и относительно высокой максимальной аэробной
производительностью имеют значительную вариабельность эргометрических
и физиологических показателей ПАНО, которые тесно коррелируют
с их спортивной квалификацией.
Мобилизация функциональных резервов кардиореспираторной
системы в области аэробно-анаэробного перехода определяет рост аэробной
выносливости и, соответственно, ПАНО. У менее
квалифицированных спортсменов активизация функциональных резервов аэробной
выносливости идёт в первую очередь за счёт системы дыхания, а у более
квалифицированных преимущественно за счёт системы кровообращения с увеличением
роли регионального и капиллярного кровотока.
Литература.
1. Колчинская А. З. Кислород.
Физическое состояние. Работоспособность - Киев.: Наук.
думка, 1991, - 206 стр.
2. Ефименко А. М. Исследование
действия холинэргических веществ на гемодинамику, дыхание, кровь и кислородные
режимы тканей. Автораферат докт.
диссертации, Харьков, 1971.
