Сезонная изменчивость показателей физической работоспособности и кислородтранспортной системы крови у спортсменов Среднего Приобья, специализирующихся в циклических зимних видах спорта

Размещено на http://www.allbest.ru

АПОУ ХМАО-Югры «Югорский колледж-интернат олимпийского резерва», г. Ханты-Мансийск БУ «Ханты-Мансийская государственная медицинская академия», г. Ханты-Мансийск

Сезонная изменчивость показателей физической работоспособности и кислородтранспортной системы крови у спортсменов Среднего Приобья, специализирующихся в циклических зимних видах спорта

Рутковский А.В., Койносов Ан.П., Дурыгина Г.Г.

Цель. Изучить сезонную изменчивость показателей физической работоспособности и кислородтранспортной системы крови у спортсменов Среднего Приобья, специализирующихся в циклических зимних видах спорта.

Материалы и методы. Научно-исследовательская работа включала проведение лабораторных и функциональных методов исследования показателей красной крови и физической работоспособности спортсменов в периоды года с различной продолжительностью светового дня: длинный (16-19 часов, май-июнь) и короткий (6-9 часов, октябрь-ноябрь). Исследование проводилось среди 2-х групп спортсменов высокого уровня, специализирующихся в циклических зимних видах спорта (лыжные гонки, биатлон), юноши и девушки по 32 человека в возрасте от 15 до 19 лет. Методы исследования включали кардиопульмональное тестирование на велоэргометре с проведением эргоспирометрии и общий анализ состава периферической крови. Были изучены следующие показатели: максимальное потребление кислорода абсолютные и относительные значения, достигнутая мощность работы, кислородный пульс, порог анаэробного обмена кислорода, количество эритроцитов, содержание гемоглобина, средний объём эритроцитов, среднее содержание гемоглобина в эритроците, уровень насыщения эритроцитов гемоглобином и гематокрит.

Результаты. Анализ данных выявил статистически значимые сезонные изменения показателей красной крови в период короткого светового дня: снижение количества эритроцитов, гемоглобина, гематокрита и среднего объема эритроцитов в обеих группах исследования и повышение уровня насыщения эритроцитов гемоглобином в группе юношей-спортсменов. Анализ показателей физической работоспособности в период короткого светового дня выявил статистически значимое повышение абсолютных значений МПК, достигнутой мощности физической работы и кислородного пульса в обеих группах исследования, повышение относительных значений МПК и снижение анаэробного порога в группе юношей-спортсменов.

Заключение. Полученные данные характеризуют особенности сезонных, физиологических адаптационно-приспособительных изменений кислородтранспортной системы крови и физической работоспособности в специфических природно-климатических условиях Северного региона и отражают особенности адаптации организма спортсменов к физическим нагрузкам высокой интенсивности.

Ключевые слова: спортсмен, адаптация, эритроциты, гемоглобин, физическая работоспособность, максимальное потребление кислорода, анаэробный порог.

Rutkovskiy A. V., Koynosov An. P., Durygina G. G.

SEASONAL VARIABILITY OF INDICATORS OF PHYSICAL PERFORMANCE AND OXYGEN TRANSPORT SYSTEM OF THE BLOOD AMONG ATHLETES OF THE MIDDLE OB REGION, SPECIALIZING IN CYCLIC WINTER SPORTS

The objective. To study the seasonal variability of indicators of physical performance and oxygen transport system of the blood among athletes of the Middle Ob Region, specializing in cyclic winter sports.

Materials and methods. The research work involved laboratory and functional research methods of red blood counts and physical performance indicators among sportsmen in periods of the year with different daylight hours: long (16-19 hours, from May till July) and short (6-9 hours, from October till November). The study was conducted among 2 groups of high-level athletes specializing in cyclic winter sports (skiing, biathlon), boys and girls of 32 people aged 15 to 19 years. Research methods included cardiopulmonary testing on a bicycle ergometer with ergospirometry and a general analysis of the composition of peripheral blood. The next indicators were studied: maximum oxygen consumption absolute and relative values, achieved power of work, oxygen pulse, threshold of oxygen anaerobic metabolism, red blood cell count, hemoglobin content, average red blood cell volume, average red blood cell hemoglobin content, red blood cell saturation level with hemoglobin and hematocrit.

Results. The data analysis revealed statistically significant seasonal changes in red blood counts during the short daylight hours: a decrease in the number of red blood cells, hemoglobin, hematocrit and the average volume of red blood cells in both study groups and an increase in the level of saturation of red blood cells with hemoglobin in the group of youth sportsmen. The analysis of indicators of physical performance during the short daylight hours revealed a statistically significant increase in the absolute values of the maximum oxygen consumption, the achieved power of physical work and oxygen pulse in both study groups, an increase in the relative values of the maximum oxygen consumption and a decrease in the anaerobic threshold in the group of youth sportsmen. The conclusion. The data obtained characterize the features of seasonal, physiological adaptive and adaptive changes in the oxygen transport system of the blood and physical performance in specific climatic conditions of the Northern region and reflect the features of the adaptation of the body of athletes to physical activity of high intensity.

Keywords: athlete, adaptation, red blood cells, hemoglobin, physical performance, maximum oxygen consumption, anaerobic threshold.

1. Актуальность

Биологические ритмы представляют собой изменение во времени различных функций клеток, органов и систем организма под воздействием внутренних и внешних стимулов. Организм человека обладает сложным спектром взаимосвязанных биологических ритмов, которые формировались на протяжении длительного периода эволюции с целью выживания в меняющихся условиях среды обитания. Все биологические ритмы тесно взаимосвязаны и обеспечивают оптимальную жизнедеятельность организма в рамках адаптационно-приспособительных процессов. Одним из основных механизмов, запускающих ритмичное функционирование физиологических процессов, является воздействие природно-климатических факторов. Влияние неблагоприятных природно-климатических факторов на физиологические процессы организма взаимосвязано с длительностью и интенсивностью воздействия. Проживание человека на Северных территориях характеризуется комплексным воздействием на организм экстремальных климатических факторов, которые способствуют интенсификации адаптационно-приспособительных процессов с формированием неспецифических отклонений в состоянии здоровья в рамках дезадаптации [1, 2, 9].

Оценивая изменения физиологических показателей организма в ответ на воздействие климатических факторов Северного региона, следует учитывать особенности социальной функции человека, которая может быть связана с интенсивной физической и психоэмоциональной активностью. Характерным примером является процесс спортивной подготовки и соревновательной деятельности, направленный на развитие предельных адаптационных возможностей организма. Интенсивные физические нагрузки являются экстремальным фактором, воздействующим на организм, и в совокупности с неблагоприятными природно-климатическими условиями способствуют существенным изменениям физиологических процессов Изучение изменений физиологических параметров организма в специфических природно-климатических условиях является важным для рационального планирования тренировочного процесса спортсменов, профилактики патологических состояний, связанных с занятиями спортом и проживанием в условиях Северного региона.

Цель. Изучить сезонную изменчивость показателей физической работоспособности и кислородтранспортной системы крови у спортсменов Среднего Приобья, специализирующихся в циклических зимних видах спорта

Материалы и методы. Научно-исследовательская работа была проведена на базе отдела медицинского обеспечения спортивной подготовки АПОУ ХМАО- Югры «Югорский колледж-интернат олимпийского резерва» г. Ханты-Мансийска, в рамках медико-биологического сопровождения спортсменов-учащихся колледжа. Исследования проводилось в периоды года с различной продолжительностью светового дня: длинный (16-19 часов, май-июнь) и короткий (6-9 часов, октябрь-ноябрь), переходный и базовый период спортивной подготовки соответственно. Были сформированы 2 группы исследования, численностью по 32 спортсмена, юноши и девушки в возрасте от 15 до 19 лет, специализирующиеся в циклических зимних видах спорта (лыжные гонки, биатлон). Спортивный стаж обследованных составлял 5-7 лет в избранном виде спорта, северный стаж - более трех лет. Уровень спортивного мастерства включал 1 взрослый разряд, кандидат в мастера спорта и мастер спорта. Объем физической нагрузки в недельном цикле подготовки составлял от 18 до 22 часов.

Методы исследования включали функциональную и лабораторную диагностику. Методами функциональной диагностики определяли показатели, характеризующие общую физическую работоспособность организма и аэробную производительность. Оценивались показатели: максимальное потребление кислорода (МПК) абсолютные значения (мл/мин); МПК относительные значения на килограмм массы тела (мл/мин/кг); достигнутая мощность работы (Вт); кислородный пульс (отношение абсолютного значения МПК на достигнутую частоту сердечных сокращений в минуту), (мл). Порог анаэробного обмена кислородаоригинальные исследования

(ПАНО, анаэробный порог) определяли относительно частоты сердечных сокращений в минуту, с учетом трех методов оценки: по графику RER (Respiratory Exchange Ratio) - соотношения выдыхаемого CO2 к потребляемому О2, по резкому изгибу формы кривой графика производства CO2, что возникает при увеличении анаэробного метаболизма, и по дыхательному эквиваленту, который связан с увеличением вентиляции в ответ на рост производимого CO2. Тестирование спортсменов проводилось на велоэргометре eBike PC plus GE в виде непрерывно возрастающей нагрузки под контролем ЭКГ с одновременным проведением газоанализа на аппарате для эргоспирометрии Oxycon Mobile Jaeger и прямым определением максимального потребления кислорода

Лабораторная диагностика включала проведение общего анализа состава крови на автоматическом гематологическом анализаторе Abacus junior 30 с оценкой показателей красной крови, гематокрита и эритроцитарных индексов. Обследование спортсменов проводилось в утреннее время, забор крови осуществлялся на голодный желудок, функциональное тестирование через 2 часа после приема пищи.

Анализ полученных данных проводился с использованием специализированной программы IBM SPSS Statistics 26. Для оценки значимости различий между двумя связанными выборками применяли критерий знаковых рангов Вилкоксона. За критический уровень значимости принимали значение р<0,05. Данные представлены в виде Ме (Qi-Оз) (медиана, первый и третий квартиль)

2. Результаты

Анализ показателей красной крови, гематокрита и эритроцитарных индексов выявил статистически значимые сезонные изменения в обеих группах исследования. В группе юношей-спортсменов в период короткого светового дня выявлено статистически значимое (p<0,05) снижение количества эритроцитов до 5,22 (5,03-5,69) х1012/л и гемоглобина до 145,00 (138,25-150,00) г/л. В группе девушек-спортсменов наблюдается аналогичная, статистически значимая динамика (p<0,05) снижения количества эритроцитов до 4,69 (4,55-5,03) х1012/л и гемоглобина до 133,00 (127,50-139,50) г/л в период короткого светового дня. Показатель гематокрита статистически значимо снизился в период короткого светового дня до 44,62 (41,78-46,45)% в группе юношей-спортсменов и до 40,62 (38,61-43,02)% в группе девушек-спортсме- нов соответственно (табл. 1, 2).

Показатель среднего объема эритроцитов статистически значимо снизился в период короткого светового дня до 84,00 (81,00-86,00) фл в группе юношей-спортсменов, до 85,00 (80,50-88,00) фл в группе девушек- спортсменов. В группе юношей-спортсменов выявлено значимое повышение уровня насыщения эритроцитов гемоглобином до 326,50 (319,50-332,75) г/л в период короткого светового дня и отмечается тенденция на уровне статистической значимости (р = 0,083) к снижению среднего содержания гемоглобина в эритроците в период короткого светового дня. В группе девушек- спортсменов не выявлено значимых изменений показателя среднего содержания гемоглобина в эритроците и уровня насыщения эритроцитов гемоглобином. Однако у девушек наблюдается снижение среднего содержания гемоглобина в эритроците в период короткого светового дня с уровнем значимости (р = 0,095), позволяющим говорить о статистической тенденции (табл. 1, 2).

Таблица 1 Динамика показателей красной крови и эритроцитарных индексов у юношей-спортсменов Ме (Q1-Q3)

Примечание: сравнение связанных выборок осуществлялось непараметрическим критерием Вилкоксона. Различия достоверны при р < 0,05*.

Таблица 2 Динамика показателей красной крови и эритроцитарных индексов у девушек-спортсменов Ме (Qi-Оз)

Примечание: сравнение связанных выборок осуществлялось непараметрическим критерием Вилкоксона. Различия достоверны при р < 0,05*.

Анализ показателей максимального потребления кислорода и физической работоспособности в группе спортсменов юношей и девушек выявил существенные, статистически значимые изменения для разных периодов года. В группе юношей-спор- тсменов выявлено статистически значимое (р<0,05) повышение относительных значений МПК до 46,05 (42,52-47,20) мл/мин/кг и абсолютных значений МПК до 2996,00 (2725,50-3311,00) мл/мин к периоду короткого светового дня. В группе девушек-спортсменов также наблюдается статистически значимое (р < 0,05) повышение абсолютных значений МПК до 2454,00 (2287,00-2596,00) мл/мин/кг в период короткого светового дня. Относительные значения МПК в группе девушек-спортсменов не показали статистически значимых изменений (табл. 3, 4). В группе юношей-спортсменов достигнутая мощность физической работы статистически значимо (р<0,05) выросла до 294,00 (269,00-317,00) Вт в период короткого светового дня. Показатель достигнутой мощности физической работы в группе девушек-спортсменов также существенно вырос до 220,00 (213,00-235,00) Вт в период короткого светового дня. Кислородный пульс (абсолютное МПК/ ЧСС) статистически значимо (р <0,05) увеличился в период длинного светового дня до 15,50 (14,2217,97) мл в группе юношей-спортсменов, в группе девушек-спортсменов до 13,30 (12,30-14,20) мл соответственно. Анализ показателя анаэробного порога в группе юношей-спортсменов выявил статистически значимое (р < 0,05) снижение до 154,50 (142,25-161,50) уд. в мин в период короткого светового дня. В группе девушек-спортсменов не выявлено статистически значимых изменений анаэробного порога в разные периоды года (табл 3, 4)

Таблица 3 Динамика изменений показателей МПК и физической работоспособности у юношей-спортсменов Ме (Оі-Оз)

Примечание: сравнение связанных выборок осуществлялось непараметрическим критерием Вилкоксона. Различия достоверны при р < 0,05*.

Таблица 4 Динамика изменений показателей МПК и физической работоспособности у девушек-спортсменов Ме (Qi-Оз)

Примечание: сравнение связанных выборок осуществлялось непараметрическим критерием Вилкоксона. Различия достоверны при р < 0,05*.

3. Обсуждение

Система крови имеет ведущее значение в различных адаптационных реакциях организма для обеспечения гомеостаза, она чувствительна к воздействию различных эндогенных и экзогенных факторов, отвечая изменением клеточного состава и состава плазмы. По нашему мнению, наблюдаемая статистически значимая динамика колебаний ключевых показателей системы транспорта кислорода, в периоды года с контрастно различающейся продолжительностью светового дня в обеих группах исследования, является физиологической реакцией организма на взаимодействие со специфическими природно-климатическими факторами Северного региона [7, 8, 13].

Ряд авторов описывает усиление процессов эритропоэза у Северян, проявляющееся повышением уровня эритроцитов, гемоглобина и среднего объема эритроцитов в ответ на воздействие факторов внешней среды (низкие температуры, низкая инсоляция и измененная фотопериодичность), которые способствуют тканевой гипоксии и как следствие усилению респираторной функции [3, 5, 7, 10].

Характер и интенсивность воздействия специфических климатических факторов Северного региона носит выраженный сезонный характер. Изменение физиологических показателей в ответ на воздействие природно-климатических факторов является важным для адаптации организма процессом, и изменение показателей красной крови не является исключением. Безусловно, стаж проживания и тренировок в особых природно-климатических условиях имеет определяющее значение для формирования устойчивых и экономичных сезонных адаптивных реакций спортсменов [6].

Юноши и девушки, принимавшие участие в научно-исследовательской работе, являются действующими спортсменами с высоким уровнем мастерства в своей возрастной группе. Однако уровень функциональных возможностей организма, общей физической работоспособности и спортивного мастерства, достигнутый ими в этот возрастной период (15-19 лет), не является предельным. По литературным данным, постепенное увеличение показателей МПК у действующих спортсменов в циклических зимних видах спорта наблюдается в среднем до 20 лет, далее показатели выходят на относительное плато с небольшими колебаниями в спортивном сезоне. Исследования некоторых авторов показывают наличие сезонных колебаний показателей физической работоспособности и максимального потребления кислорода у действующих спортсменов высокого уровня в зависимости от периода спортивной подготовки в годичном цикле [11, 16]

По нашему мнению, наблюдаемая статистически значимая динамика повышения абсолютных значений МПК, кислородного пульса и достигнутой мощности физической работы в период короткого светового дня в обеих группах исследования связана с физиологическими процессами адаптации в ответ на воздействие регулярных физических нагрузок. Динамика относительных показателей МПК существенно зависит от колебаний массы тела спортсменов, которая может значимо меняться в течение спортивного сезона в зависимости от периода спортивной подготовки [12, 14, 15]. Также следует учитывать, что в период юношеского возраста происходят естественные процессы роста и развития организма, способствующие увеличению массы тела, и как следствие показатели относительных значений МПК могут снижаться даже при увеличении абсолютных значений. Мы считаем, что, по указанным причинам, не выявлено статистически значимых изменений относительных показателей МПК в группе девушек-спортсменов, при значимом увеличении абсолютных значений. Однако относительные значения МПК в группе юношей-спортсменов показали статистически значимую динамику увеличения в период короткого светового дня.

Анаэробный порог является характеристикой соотношения аэробных и анаэробных процессов получения энергии при физической нагрузке и связан с эффективностью транспорта и утилизации кислорода. Мы предполагаем, что статистически значимое снижение анаэробного порога в группе юношей спортсменов в период короткого светового дня связано с наблюдаемым снижением показателей красной крови и кислородной емкости в этот период. Однако в группе девушек-спортсменов статистически значимых изменений анаэробного порога не выявлено, но наблюдается тенденция к снижению в период короткого светового дня

Выводы

спортсмен работоспособность кислородтранспортный кровь

У спортсменов, тренирующихся в специфических природно-климатических условиях Среднего Приобья, наблюдаются физиологические колебания показателей красной крови и физической работоспособности.

Колебания физиологических показателей красной крови и физической работоспособности синхронизированы с воздействием климатических факторов и интенсивной физической нагрузкой.

Динамика показателей красной крови в группе юношей и девушек спортсменов характеризуется снижением количества эритроцитов, гемоглобина, гематокрита и среднего объема эритроцитов в период короткого светового дня.

Динамика показателей физической работоспособности в группе юношей и девушек спортсменов характеризуется повышением максимального потребления кислорода и мощности физической работы в период короткого светового дня и снижением анаэробного порога в группе юношей- спортсменов.

Заключение. Полученные данные исследования характеризуют сезонные, физиологические особенности адаптационно-приспособительных процессов организма спортсменов в периоды года с различной продолжительностью светового дня в условиях Северного региона. Результаты исследования расширяют представление о физиологических механизмах адаптации человека в условиях Севера и могут применяться в области спортивной медицины для рационального планирования тренировочного процесса, организации эффективной системы медикобиологического сопровождения с целью сохранения здоровья спортсменов и достижения высших спортивных результатов.

Литература

1 . Агаджанян Н.А., Жвавый Н. Ф., Ананьев В. Н. Адаптация человека к условиям Крайнего Севера: эколого-физиологические механизмы. М.: Крук, 1998. С. 240.

2 . Гудков А. Б., Лукманова Н. Б., Раменская Е. Б. Человек в приполярном регионе Европейского Севера: экологофизиологические аспекты: монография. Архангельск, 2013. С. 184.

3 . Дегтева Г Н. Состояние эритрона у жителей Северных территорий // Экология человека 2006. № 4. С. 53-57.

4 . Классина С. Я. Гиповентиляционное дыхание, сформированное на фоне физических упражнений, и интенсивная физическая нагрузка до отказа как факторы воздействия на состояние регуляторных систем человека // Академический журнал Западной Сибири. 2018. Т. 14, № 2. С. 57-62.

5 . Козинец Г И. Экология и кроветворение // Гематол. и трансф., 1990. №1.С. 711.

6 . Койносов Ан. П.Закономерности возрастного морфофункционального развития детей на Севере при различных режимах двигательной активности автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук, специальность 03.00.13 / Рос. науч. центр «Восстанов травматология и ортопедия» им. Г А. Илизарова. Курган, 2009.

7 . Колупаев В. А., Сашенко В. Л., Долгушин И. И. Динамика состояния систем транспорта кислорода у спортсменов по сезонам года под влиянием физической нагрузки анаэробной или аэробной направленности // Физиология человека.2008. Том 34, № 2. C. 139-142.

8 . Фролова О. В., Лепунова О. Н. Влияние продолжительности

9 проживания в условиях Крайнего Севера на состояние гематологических параметров у мужчин и женщин разных возрастов // Материалы конференции «Успехи современного естествознания». 2004. № 3. C. 40-41.

10 . Хильдебрандт М., Лехофер М., Мозер М. Хронобиология и хрономедицина / Пер. с нем. М.: Арнебия, 2006. C. 143.

11 . Чуканин Н. Н., Васильев В. И. Окружающая среда и периферическая красная кровь // Экология и здоровье детей / под ред. М. Я. Студеникина, А. А. Ефимовой. М.: Медицина, 1998. С. 285-309.

12 . Ingjer F. Maximal oxygen uptake as a predictor of performance ability in women and men elite cross-country skiers // Scand J Med Sci Sports. 1991. № 1. P 25-30.

13 . MahoodN., KenefickR., Kertzer R., and Quinn T. Physiological determinants of cross-country ski racing performance // Med Sci Sports Exerc. 2001. № 33. P. 1379-1384.

14 . MorkebergJ., Belhage B., Saltin B., Damsgaard R. Blood profiles in elite cross-country skiers: a 6-year follow-up // Scand. J. Med Sci Sports 2008

15 . Rusko H. The effect of training on aerobic power characteristics of young cross-country skiers // J. Sports Sci. 1987. № 5. P 273286.

16 . Snell P G., Mitchell J. H.: The role of maximal oxygen uptake in exercise performance // Clin. Chest Med. 1984. № 5. P 51-62.

17 . Thomas L., Havard M., Matt S., Jostein H. Seasonal Variationsin VO2max, O2-Cost, O2-Deficit, and Performance in Elite CrossCountry skiers // Journal of Strength and Conditioning Research. 2013 Jule. Volume 27. Number 7. P 1780-1790.

Размещено на Allbest.ru