Новые аспекты оценки адаптации к физическим нагрузкам: физиологически спортивное сердце и трансмитральный кровоток в условиях аэробно-анаэробного метаболизма мышечной деятельности

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Новые аспекты оценки адаптации к физическим нагрузкам: физиологически спортивное сердце и трансмитральный кровоток в условиях аэробно-анаэробного метаболизма мышечной деятельности

Шерстюк С.А., Асеева А.Ю., Шерстюк М.А.

В статье представлены показатели трансмитрального кровотока, отражающие состояние аэробного и анаэробного гликолитического механизмов энергообеспечения мышечной деятельности при выполнении нагрузок в зонах большой, субмаксимальной и максимальной мощности и позволяющие оценивать уровень подготовленности квалифицированных спортсменов.

Ключевые слова: трансмитральный кровоток, диастолическая функция, квалифицированные спортсмены, анаэробный гликолиз.

NEW ASPECTS OF ASSESSMENT OF ADAPTATION TO PHYSICAL EXERTION: ATHLETE'S HEART AND TRANSMITRAL BLOOD FLOW IN THE CONDITIONS OF AEROBIC-ANAEROBIC METABOLISM OF MUSCLE ACTIVITY/ Sherstyuk S.A., Aseeva A.Yu., SherstyukМ.А. In this article, the authors describe the indicators of transmitral blood flow that reflect the state of aerobic and anaerobic glycolytic mechanisms of energy supply of muscle activity, that influences the areas of high, submaximal and maximum power. These indicators also allow to estimate the training level of of qualified athletes.

Keywords: transmitral blood flow, diastolic function, qualified athletes, anaerobic glycolysis.

Актуальность исследования. Процесс адаптации к физическим нагрузкам - сложный и многоступенчатый механизм, который представлен морфофункциональными изменениями [5], в различных системах организма: нервной, опорно-двигательной, сердечно-сосудистой, системе крови и т.д. При выполнении физических нагрузок различной направленности формируются адаптационные морфометрические и гемодинамические изменения со стороны сердца [12], [15] и гематологические сдвиги [2], [13], причем как в процессе кратковременной, так многолетней тренировки. Интересным, на наш взгляд, представляется взаимоотношение морфометрических и гемодинамических диастолических (трансмитральный кровоток) показателей работы сердца квалифицированных спортсменов с биохимическими изменениями крови при выполнении нагрузок различной направленности (аэробной и анаэробной).

Проблема исследования заключается в недостаточной исследованности параметров гемодинамики у квалифицированных спортсменов, имеющих нормальные физиологические морфометрические показатели сердца при физических нагрузках аэробного и анаэробного характера.

Активную напряженную мышечную работу отражают метаболические и гематологические сдвиги у спортсменов, организм которых отличается мобильностью систем адаптации и высокими функциональными резервами энергообеспечения. Так, у спортсменов скоростно-силовых видов спорта, содержание молочной кислоты существенно повышается при выполнении интенсивных физических нагрузок, по сравнению с лицами, таких нагрузок не испытывающими [2]. Это позволяет судить о более высокой метаболической емкости гликолиза и хорошей физической подготовленности спортсменов. Лица, активно не занимающиеся каким-либо видом спорта, или не занимающиеся скоростно-силовыми видами спорта, имеют минимальный функциональный резерв при анаэробном энергообеспечении мышечной деятельности, более низкие показатели концентрации молочной кислоты, что при нагрузке быстро приводит к переходу метаболизма на аэробный механизм энергообеспечения, соответственно к снижению мощности выполняемой нагрузки и работоспособности [2].

Целью настоящего исследования явилось изучение гликолитического метаболизма мышечной деятельности в покое и после нагрузки у квалифицированных спортсменов с учетом морфометрических и гемодинамических показателей работы сердца.

Анализ научно-методической литературы и результаты собственных исследований [2], [7], [11], [16] привели нас к гипотезе, что показатели трансмитрального кровотока Е/А в покое, а именно: соотношение скоростных показателей раннего диастолического наполнения и систолы предсердий на уровне в 2 у.е. и более, могут рассматриваться как резерв адаптационных возможностей и переход на экономный режим работы сердца [3], [9], а также как «супернормальная» диастолическая функция левого желудочка (ЛЖ) [15], которая будет является показателем уровня адаптации к нагрузкам высокой интенсивности (анаэробного гликолитического характера), при сохранении параметров нормальной геометрии ЛЖ [8].

Экономный режим энергообеспечения у спортсменов, занимающихся скоростно - силовыми видами спорта и находящимися в состоянии покоя, или имеющими минимальную мышечную активность (минимальную работу гликолитического механизма), происходит, в том числе за счет креатинфосфокиназного механизма образования энергии, с учетом высокой тренированности спортсменов и развитой мышечной массы [2]. Это подтверждается прямой взаимосвязью между содержанием креатинина в крови и развитием мышечной ткани [13], что является следствием адаптации к высоким физическим нагрузкам. Кроме того, креатинфосфокиназа обладает мембранопротекторным действием и оказывает благоприятние действие на метаболические процессы в сердечной мышце [2]. В условиях аэробного и креатинфосфокиназного механизмов образования энергии с минимальным анаэробным гликолитическим механизмом у спортсменов в покое происходит работа в режиме энергосбережения, что отражается и в функции предсердного компонента при сокращении левого предсердия, где мы выявляем соотношение скоростей потоков раннего диастолического наполнения и систолы предсердий (Е/А = 2 у.е. и более) (рис. 1) [16].

Рис. 1 - Соотношение скоростей потоков раннего диастолического наполнения и систолы предсердий

адаптация диастолический предсердие

На рис. 1. выявляется меньший вклад работы систолы предсердий в заполнение полости ЛЖ в фазе диастолы [9]. Мышечная ткань сердца представлена поперечно-полосатой мышечной тканью, которая образует 70-90 % массы сердца [4]. Отсюда мы предполагаем, что метаболизм кардиомиоцитов, также как и метаболизм поперечно-полосатой мышечной ткани скелета, переходит на более экономный режим энергообеспечения в состоянии покоя у квалифицированных спортсменов, адаптированных к физическим нагрузкам анаэробного характера.

Поскольку сердце является одним из основных органов, влияющих на результативность выполняемой физической нагрузки и адаптируется, изменяя свои морфометрические и функциональные показатели [12], то соответственно, все показатели механизмов энергообеспечения мышечной деятельности будут зависеть от функциональных параметров кровообращения и должной обеспеченности периферических органов и тканей, участвующих в физической работе, необходимым объемом крови, что особенно важно при интенсивной мышечной деятельности. Согласно нашей гипотезе, тренированное сердце квалифицированного спортсмена может функционально отразить возможности гликолитического метаболизма и режимы энергообеспечения мышечного сокращения в покое, и после выполнения интенсивных нагрузок.

Материалы и методы исследования. В исследовании приняли участие 17 квалифицированных гандболистов команды «Скиф» (Омская область) возраста от 18 до 29 лет, представляющих собой экспериментальную группу (ЭГ). Средний стаж занятий гандболом от 10 до 15 лет. Контрольная группа (КГ) состояла из 17 здоровых молодых людей 18-29 лет, сопоставимых по полу. Лица обеих групп не имели в анамнезе острых и хронических заболеваний респираторного характера, а также заболеваний системы кровообращения в течение месяца до проведения эксперимента.

Испытуемые проходили обследование в рамках законодательства РФ в системе обязательного медицинского страхования (ОМС) и согласно правилам приема пациентов в амбулаторных условиях. От испытуемых были получены информированные добровольные согласия на медицинское вмешательство и индивидуальную обработку информации.

Для оценки морфометрических и гемодинамических показателей миокарда использовалась методика ЭХО-допплеркардиографии (ЭХО-КГ) на клинических базах, БУЗОО «Городская клиническая больница №1 им. Кабанова А.Н» и БУЗОО «Клинический кардиологический диспансер», в отделениях ультразвуковой и функциональной диагностики. Указанные медучреждения имели лицензии на соответствующий вид оказания медицинской помощи в амбулаторных условиях.

Использовалось следующее оборудование: ультразвуковой сканер экспертного класса «GE VIVID E 9» и «VIVID I» ультразвуковой сканер «MayLab 20» производства Италии. Нами были изучены морфометрические показатели сердца и особенность трансмитрального кровотока квалифицированных спортсменов (ЭГ) и юношей, не занимающихся спортом (КГ), в состоянии покоя.

Результаты измерений показали, что при сохранении нормальных показателей геометрии ЛЖ, мы получили достоверные отличия в гемодинамических параметрах трансмитрального кровотока в фазах диастолы между КГ и ЭГ [16]. С учетом анализа научно-методической литературы по данным различных источников, нормальной геометрией ЛЖ считается ОТС <0,42-0,45 [9], [15], [16] при нормальных параметрах ИММЛЖ не более 115г/м2 у мужчин и менее 95 г/м2 у женщин [6], [7], [16] (табл. 1).

Таблица 1 - Морфометрические и гемодинамические показатели сердца у испытуемых контрольной и экспериментальной групп (X±у) (при p?0,05)

Американское общество эхокардиографии (ASE) рекомендует для оценки ММЛЖ формулу, основанную на линейных измерениях ЛЖ в М- режиме под контролем В- режима:

ММЛЖ = 0,8 х (1,04 х [(КДР + ТЗСд+ТМЖРд)3- (КДР)3] + 0,6 грамм.

Указанная формула может быть использована у лиц с нормальной геометрией ЛЖ [10], [16] (рис. 2).

Рис. 2 - Методика оценки ММЛЖ в М-режиме по рекомендациям ASE

После оценки морфометрических и гемодинамических показателей работы сердца, с лицами КГ и ЭГ нами было проведено педагогическое тестирование.

Для оценки аэробных возможностей спортсменов и лиц, не занимающихся спортом, был проведен тест Купера. Испытуемыми КГ и ЭГ выполнялся 12-ти минутный бег, по окончании которого в метрах фиксировалось преодолённое расстояние. Работа выполнялась в зоне большой мощности. Тест проводился с мониторированием частоты сердечных сокращений. Результат КГ составил 2242±204 метра. Испытуемые ЭГ за 12 минут отведенного времени преодолели дистанцию в среднем 2930±150 метров. На достоверном уровне результат ЭГ лучше на 688 м (при p?0,05) [1].

Очевидно, что у не тренирующихся здоровых молодых людей запасы анаэробного энергообеспечения быстро исчерпываются, РН сдвигается в кислую сторону, снижается мощность нагрузки, и организм переходит в аэробный режим образования энергии [2].

Поэтому проведение гликолитического бегового теста для сравнения между спортсменами и не спортсменами, когда интенсивная мышечная деятельность происходит в зонах максимальной и субмаксимальной мощности, будет являться не корректным и опасным для здоровья лиц, активно спортом не занимающихся.

Для оценки соотношения между параметрами трансмитрального кровотока и показателями гликолитической активности мышечной деятельности испытуемых ЭГ, нами был проведен тест «Бег 300 метров», где по сигналу спортсмены однократно выполняли бег с максимальной скоростью с частотой сердечных сокращений более 180 уд/мин. Этот тест рекомендован в качестве информативного при определении уровня специальной скоростной (гликолитической) выносливости [18].

У квалифицированных спортсменов ЭГ при помощи анализатора Dr. Mьller Super GL compact измерялся уровень лактата (La) и глюкозы (Gl) до начала выполнения теста «бег 300 м», сразу после выполнения, а также на третьей, шестой и девятой минутах восстановления (табл.2).

Таблица 2 - Показатели уровня лактата и глюкозы у квалифицированных спортсменов (n=17) до и после выполнения бегового теста (X±у) (при p?0,05)

Максимальные показатели La на уровне 11,5±2,5 и Gl 6±0,9 у квалифицированных спортсменов были зафиксированы на третьей минуте восстановления. Это объясняется тем, что на третьей минуте после окончания теста происходит максимальное накопление лактата в крови, который, в свою очередь, обеспечивает гликолитический процесс энергообразования. При этом образовавшаяся молочная кислота диффундирует в кровь, поступает в печень, где конвертируется в глюкозу [2].

Как видно из приведенных данных, при сохранении параметров нормальной геометрии ЛЖ, функциональные возможности сердца квалифицированных спортсменов выше за счет экономизации работы диастолического компонента и перехода на креатинфосфокиназный режим энергообеспечения в покое, с минимальным гликолитическим уровнем энергообеспечения [2].

Результаты исследования позволяют заключить, что рассмотренное состояние трансмитрального кровотока может считаться нормативным показателем экономизации сердечной активности у квалифицированных спортсменов в покое, с учетом высокой активности креатифосфатного и минимального анаэробного гликолитического механизмов энергообеспечения. При формировании других вариантов ремоделирования ЛЖ [8], их необходимо рассматривать как гипертрофию миокарда ЛЖ, что является элементом его структурной перестройки, и признаком морфологического отклонения от нормы [6]. Данное исследование базируется на результатах измерений, полученных со спортсменами с нормальной геометрией ЛЖ. Поэтому наши выводы о состоянии трансмитрального кровотока следует рассматривать как вариант адаптации к физическим нагрузкам высокой интенсивности, с учетом показателей ёмкости анаэробного гликолиза.

Выводы:

1. Изученные показатели трансмитрального кровотока (соотношение скоростных показателей раннего диастолического наполнения и систолы предсердий на уровне в 2 у.е. и более) с учетом нормальной геометрии ЛЖ могут рассматриваться как вариант физиологической нормы при адаптации к интенсивным физическим нагрузкам в системе многолетней тренировки у подготовленных квалифицированных спортсменов.

2. Данные показатели могут использоваться в скрининговой оценке уровня подготовленности к физическим нагрузкам в зоне большой, субмаксимальной и максимальной мощности у спортсменов скоростно-силовых видов спорта и могут быть применены дифференцированно на этапах тренировочного процесса.

3. Увеличенные временные показатели, охватывающие раннюю и позднюю диастолу (IVRT+ЕТ) [14] и низкий пик А в условиях брадикардии, увеличивают время диастолического компонента (меньший вклад сокращений предсердий), и формируют более экономный режим работы сердца в условиях покоя [2].

4. Экономный режим работы сердца без физической нагрузки может отражать активность гликолитической системы, обеспечивающей энергетику мышечной деятельности в анаэробных условиях и отражать как эффективность работы в зоне субмаксимальной и максимальной мощности, так и емкость гликолитического метаболизма, а также устойчивость ферментативных систем к смещению РН в кислую сторону.

5. Приведенное позволяет подходить к организации тренировочного процесса спортсменов с использованием современных технологий, оценивать уровень подготовленности и подбирать индивидуальные схемы тренировок, более тонко подходить к восстановлению после нагрузок высокой интенсивности и регулировать режим отдыха, отбирать наиболее перспективных и результативных спортсменов, а также профилактировать развитие их патологических состояний.

Список литературы

1. Ашмарин Б.А. Теория и методика педагогических исследований в физическом воспитании / Б.А Ашмарин. - М.: Физкультура и спорт, 1978. - 223 с

2. Бутова О. А. Адаптация к физическим нагрузкам: анаэробный метаболизм мышечной ткани / О.В. Бутова, С.В. Масалов // Вестник Нижегородского университета Н.И. Лобачесвского. - 2011. - №1. - С. 123 -128.

3. Горбенко А.В. Спортивное сердце: норма или патология / А.В. Горбенко и [др] // Патология кровообращения и кардиохирургия. - 2020. - Том 24. - №2. - С.16 - 25.

4. Гурин А. М. Структурно-функциональные особенности сердечной мышечной ткани человека / А.М. Гурин // Современные наукоемкие технологии. - 2009. - №11. - С. 28 - 40.

5. Иссурин В.Б. Подготовка спортсменов XXI века: научные основы и построение тренировки / В. Б. Иссурин. - 2-е изд. - М.: СПОРТ, 2019. - 464 с.

6. Загидуллин Н. Ш. Особенности фармакологического воздействия на симпатический тонус и частоту сердечных сокращений при сердечно-сосудистых заболеваниях / Н. Ш. Загидуллин, Ш. З. Загидуллин // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. -- 2009. -- Т. 8, № 2. -- С. 89 - 94.

7. Задорожная М. П. Спорные вопросы эхокардиографического определения массы миокарда левого желудочка и его гипертрофии (аналитический обзор и собственные наблюдения) / М.П. Задорожная, В.В. Разумов // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 6

8. Замахина О.В. Ремоделирование левого желудочка сердца в зависимости от вегетативного статуса у больных, перенесших инфаркт миокарда / О.В. Замахина и [др] // Современные проблемы науки и образования. - 2016. - №3. - С. 46 - 58.

9. ЛутраАтул ЭХО-КГ понятным языком / АтулЛутра // Практическая медицина - 2017 - С.67 - 72.

10. Рекомендации по количественной оценке структуры и функции камер сердца // Российский кардиологический журнал. -- 2012. -- Т. 95, № 3. -- С. 1 - 28.

11. Рыбакова М.К. Практическое руководство по ультразвуковой диагностике. Эхокардиография / М.К. Рыбакова, М.Н. Алехин, В.В. Митьков. - М.: Издательский дом Видар. - 2008. - 512 с.

12. Татаринова А.Ю. Тканевая допплерография диастолической функции миокарда левого желудочка у спортсменов / А.Ю. Татаринова, А.В. Смоленский, А.В. Михайлова // Вестник новых медицинских технологий. - 2013.- Т. 20. - № 4. - С. 57 - 61.

13. Тиц Н Энциклопедия клинических лабораторных тестов / Н. Тиц. - М.: Лабин-форм, 2003. - 540 с.

14. Черноземовой А.В. Диастолическая функция и ремоделирование миокарда у больных после коронарного шунтирования / А.В. Черноземовой, И.А. Хлопина, Е.Н. Швецова. - Архангельск. - 2009. - 32 с.

15. Шахнович П. Г. Диастолическая дисфункция миокарда: эхокардиографический феномен или вид сердечной недостаточности? / П.Г Шахнович и [др] //Вестник Российской военно-медицинской академии. - 2015. - 3(51). - С. 54 - 57.

16. Шерстюк С. А. Экспериментальное обоснование резервных адаптационных возможностей физиологически спортивного сердца по трансмитральному кровотоку у квалифицированных спортсменов / С.А. Шерстюк и [др] // Международный научно-исследовательский журнал. - 2020. - № 7 (97), часть 2, июль. - С. 57 - 61.

17. Basavarajaiah S., Wilson M., Junagde S. et al. Physiological left ventricular hypertrophy or hypertrophic cardiomyopathy in an elite adolescent athlete: role of detraining in resolving the clinical dilemma // Br. J. Sports Med. - 2006; 40: 727 - 729.

18. Werner G. Handbool Training. Trainieren - Spielen - Gewinnen. Mayer& Mayer Verl ab. 2002. - 286 p.

References

1. Ashmarin B. A. [Theory and methodology of pedagogical research in physical education] / B. AAshmarin. - M.: Fizkul'tura i sport, 1978. - 223 p. [inRussian]

2. Butova O. A. [Adaptation to physical exertion: anaerobic metabolism of muscle tissue] / O.V. Butova, S.V. Masalov // [Bulletin of the Nizhny Novgorod University named after N.I. Lobachevsky]. - 2011. - №1. - P. 123-128. [in Russian]

3. Gorbenko A. V. [Athletic heart: a norm or pathology] / A. V. Gorbenko et al. // [Circulatory pathology and cardiac surgery]. - 2020. - Vol. 24. - №2. - pp.16-25. [in Russian]

4. Gurin A. M. [Structural and functional characteristics of cardiac muscle tissue] / A. M. Gurin // [Modern science-intensive technologies]. - 2009. - №11. - P. 28-40. [in Russian]

5. Issurin V. B. [The preparation of athletes of the XXI century: scientific base and training planning] / V. B. Issurin. - 2nd ed. - M.: SPORT, 2019. - 464 p. [in Russian]

6. Zagidullin N. Sh. [Features of pharmacological effects on sympathetic tone and heart rate in cardiovascular diseases] / N. Sh. Zagidullin, Sh. Z. Zagidullin // [Cardiovascular therapy and its prevention]. - 2009. - Vol. 8, № 2. - P. 89-94. [in Russian]

7. Zadorozhnaja M. P. [Controversial issues of echocardiographic determination of left ventricular mass and its hypertrophy (the analytical review and the author's observations)] / M.P. Zadorozhnaja, V.V. Razumov // [Modern problems of science and education]. - 2015. - № 6 [in Russian]

8. Zamahina O. V. [Remodeling of the left ventricle of the heart depending on the persistent vegetative status of the patients who have suffered a myocardial infarction] / O. V. Zamahina et al. // [Modern problems of science and education]. - 2016. - №3. - P. 46-58. [in Russian]

9. Lutra A. [Echocardiogram explained in simple words] / Atul Lutra // [Practical medicine]. - 2017 - P.67-72. [in Russian]

10. [Recommendations for quantifying the structure and function of heart chambers] // [Russian journal of cardiology]. - 2012. - Vol. 95, № 3. - P. 1-28.

11. Rybakova M. K. [Practical guide to ultrasound diagnostics. Echocardiography] / M. K. Rybakova, M. N. Alehin, V. V. Mit'kov. - M.: Izdatel'skij dom Vidar. - 2008. - 512 p. [in Russian]

12. Tatarinova A. Ju. [Tissue dopplerography of left ventricular diastolic function in athletes] / A. Ju. Tatarinova, A. V. Smolenskij, A. V. Mihajlova // [Bulletin of the new medical technologies]. - 2013. - Vol. 20. - № 4. - P. 57-61. [in Russian]

13. Tic N. [Encyclopedia of clinical laboratory tests] / N. Tic. - M.: Labin-form, 2003. - 540 p. [in Russian]

14. Chernozemovoj A.V. [Diastolic function and myocardial remodeling of the patients after coronary bypass surgery] / A. V. Chernozemovoj, I. A. Hlopina, E. N. Shvecova. - Arhangel'sk. - 2009. - 32 p. [in Russian]

15. Shahnovich P. G. [Diastolic myocardial dysfunction: echocardiographic phenomenon or type of heart failure?] / P.G Shahnovich et al. // [Bulletin of the Russian military medical Academy]. - 2015. - 3(51). - P. 54 - 57. [in Russian]

16. Sherstjuk S. A. [Experimental explanation of the reserve adaptive capabilities of the athletic heart by transmitral blood flow of qualified athletes] / S. A. Sherstjuk et al. // [International research journal]. - 2020. - № 7 (97), Part 2, July. - P. 57-61. [in Russian]

17. Basavarajaiah S., Wilson M., Junagde S. et al. Physiological left ventricular hypertrophy or hypertrophic cardiomyopathy in an elite adolescent athlete: role of detraining in resolving the clinical dilemma.

18. Werner G. Handbool Training. Trainieren - Spielen - Gewinnen / G. Werner. - Mayer&Mayer Verlab. 2002. - 286 p.

Размещено на Allbest.ru