Физиологические особенности сердечно-сосудистой системы у спортсменов под влиянием физической нагрузки различной интенсивности

Систематический контроль за структурно-функциональными особенностями спортивного сердца определяет качество спортивной подготовки.

Все большее место занимают исследования возможных отрицательных изменений сердечнососудистой системы на рост спортивных достижений, и ставит перед спортивной медициной, в том числе и спортивной кардиологией новые задачи. Известно, что различные факторы, в том числе и нерациональная нагрузка, неправильной питание, физические упражнения на фоне очагов хронической инфекции, психологическое состояние, стресс, влияние окружающей среды могут привести к патологическим изменениям и нарушениям функций сердца спортсмена, что и обуславливает актуальность данного исследования [10].

Постановка проблемы. Анализ последних публикаций показал, что у физически подготовленных спортсменов 19-28 лет с ростом тела 180-215 см закономерно обнаруживаются определенные особенности функционирования кровообращения и внешнего дыхания, связанные с оптимизацией энергетического обеспечения организма человека, обладающего повышенным количеством биологически активных структур [6].

Переутомление непрерывно изменяет потребность организма в газообмене и питании миокарда, в соответствии, с чем изменяется работа сердечной деятельности. Использование таких показателей как непрямая оценка максимального потребления кислорода [1], велоэргометрический тест PWC₁₇₀ [2], клиностатическая и ортостатическая пробы [5, 7], интегральный показатель функционального состояния по сердечному ритму [9] может помочь тренеру определить общую картину утомления или перенапряжения, но не степень изменений на клеточном и молекулярном уровне.

Ранние стадии хронического физического перенапряжения сердца предусматривает использование средств, которые по своему действию могут расцениваться как активизирующие синтез нуклеиновых кислот и белка, нормализующие электролитный баланс, обладающие адренолитическим действием [10], однако не всегда возможно контролировать «ответ» организма спортсмена на прием данных препаратов.

Сегодня все больше назревает необходимость найти более информативные показатели гомеостаза у спортсменов, при использовании которых возможен дифференциальный подход к коррекции нагрузки на сердечнососудистую систему и систему кровообращения. Восстановление систолической, диастолической функции миокарда при хроническом перенапряжении и сохранении показателей артериального давления (АД), частоты сердечных сокращений (ЧСС), центрального венозного давления (ЦВД), кислородного запроса органов и систем на оптимальном уровне, для обеспечения условий безопасного проведения спортивных соревнований с учетом ресурсосберегающих процессов.

Таким образом, определение выше указанных параметров является одной из важных задач, решение которой даст четкие критерии для нагрузки спортсменов.

1. 
   ударный индекс (УИ) = УО / S (м²), где S – площадь поверхности тела выражена в м²;
   
2. 
   сердечный индекс (СИ) = МОС / S (м²), где S – площадь поверхности тела выражена в м²;
   
3. 
   СДД – среднее динамическое давление, по формуле Хикема
   

Определение гемоглобина (Нb) проводили гемиглобинцианидным методом с последующим колориметрированием при длине волны 500-560 нм (зеленый светофильтр) в кювете с толщиной слоя 10 мм против «холостой'» пробы воды.

Доставка кислорода (мл/мин×м²) рассчитывалась по формуле:

(DO₂) = СИ×(1,3×Нь×SaO₂)×10 (2)

Потребление кислорода (мл/мин×м²) (VO₂):

VO₂ = СИ×(1,3×Нь)×(SaO₂-SvO₂)×10 (3)

Коэффициент утилизации кислорода (%) (КУO₂) = VO₂ / DO₂×100, где СИ – сердечный индекс, Нь – гемоглобин в 100 мл, SaO₂ – насыщение гемоглобина артериальной крови кислородом; SvO₂ – насыщение гемоглобина венозной крови кислородом; 10 – коэффициент преобразования объемных процентов в мл/с [3]. Полученные данные подвергали статистической обработке путем расчета средних величин и t-критерия Стьюдента с использованием пакета прикладных программ «Microsoft Excel».

Результаты исследования и их обсуждение. При исследовании основных показателей гемодинамики в обеих группах спортсменов наблюдалась существенная разница между типом физической нагрузки и повышением активации, стресс-фактора (переактивации) сердечно-сосудистой системы и скоростью адаптации.

В таблице 1 приведены показатели гемодинамики спортсменов до физической нагрузки в сравнении со студентами не спортсменами. Установлен определенный параллелизм между экономичностью «спортивного сердца» и максимальной аэробной производительностью системы кровообращения, что свидетельствует об умеренной гипертрофии и дилатации.

** - достоверная межгрупповая разница ( р < 0,05)

При эхокардиографическом исследовании систолической функции левого желудочка (табл. 2.) после физической нагрузки в обеих группах наблюдается, разница в сравнении с состоянием покоя, ударный объем (УО) выше на 62,6(79,8%) в первой группе и 76,6(97,7%) во второй группе. При постепенно нарастающей нагрузке увеличивается разрыв между этим показателем у спортсменов обеих групп и сохраняется достоверная межгрупповая разница – первая группа 11,1(130,1%), вторая группа 38,8(343,6%).

** - достоверная межгрупповая разница ( р < 0,05)

Ударный индекс (УИ), как интегральный показатель систолической функции миокарда достоверно превышал контрольные значения: в покое в обеих группах на 9,1(27,4%) в первой группе и на 6,8(20,7%) во второй, после физической нагрузки выше на 32,9(100 %) и на 42,3(128,9%) с достоверной межгрупповой разницей.

Минутный объем кровотока (МОК) в покое оказался достоверно выше контроля на 1,37(25,8%) в первой и на 1,48(27,9%) второй группах. После нагрузки у спортсменов первой группы данный показатель увеличился на 17,95(338,7%) у второй на 23,5(443,4%).

Фракция выброса (ФВ) у спортсменов выше на 15,7(23,7%) в первой и на 24(36,2%) во второй группе по сравнению с показателем среднефизиологической величины в состоянии покоя.

Повышение показателей УИ, МОК, СИ достоверно выше во второй группе спортсменов сочетается с низким уровнем общего периферического сосудистого сопротивления (ОПСС) в сравнении с первой группой спортсменов. Данный показатель в первой группе на 210(21,5%) ниже, чем во второй группе спортсменов.

Пик Е в первой и во второй группе, на 70,6% выше после нагрузки в сравнении с состоянием покоя, межгрупповая разница незначительна. Пик А у спортсменов обеих групп превышал среднефизиологические значение в 2,5 раза, на 0,313(121,8%) в первой группе и на 0,647 (251,8%) во второй группе при физической нагрузке.

При анализе IVRT (время изоволюмического расслабления левого желудочка) выявлена достоверная разница в первой группе спортсменов на 16,65(22,7%), чего не наблюдалось у спортсменов второй группы, где данный показатель оставался на уровне среднефизиологических значений. Потребление кислорода(О) превышало среднефизиологические значения в 2,5 раза в обеих группах. Коэффициент утилизации кислорода (КУО) после нагрузки в первой группе был достоверно выше на 39,6(82,5%), чем второй группе спортсменов, который составил 23,1(48,0%). Показатель рН достоверно отличалось от контроля только в первой группе спортсменов, во второй группе существенно не изменился.

Выводы. Изменение работы сердца при физических нагрузках различной интенсивности сопровождается увеличением венозного притока, который приводит к значительному увеличению сердечного выброса. По результатам исследования максимальная физическая нагрузка на «спортивное сердце» наблюдается именно при «нарастающей» нагрузке, величина энергетических затрат в миокарде увеличивается в 120 раз по сравнению с состоянием покоя. Режим физической нагрузки «максимальная / минимальная» более оптимальный к коррекции нагрузки на сердечнососудистую систему и систему кровообращения спортсменов. Данные исследования позволяют сделать вывод, что характер реакции определяет величину сдвигов, их взаимосвязь и быстрота восстановления обусловлены характером и величиной нагрузки с одной стороны и уровнем готовности с другой.

1. 
   Astrand P., O., Rodahl K. // Textbook of work physiology. N.Y.: McGraw-Hill. – 1970. – P.669.
   
2. 
   Brouha L., Craybiel A., Heath C.W. The step test: A simple method of measuring physical fitness for hard muscular work in adult men. // Rev. Canad., biol., 1943, v. 2. – Р.86-92.
   
3. 
   Marino Paul L. «The ICU Book», Philadelphia. – 1998. – P. 28-37. Geffrey S. Soble, MD «Doppler «diastology»: A new froist to study of sepsis». // Crit. Care Med. 1998. – Vol.26, №11. – Р.1777-1778.
   
4. 
   Баевский P.M. Кибернетический анализ процессов управления сердечным ритмом. // В кн.: Актуальные проблемы физиологии и патологии кровообращения. – М.: Медицина, 1976. – С.161-175.
   
5. 
   Белецкий Ю.В., Горин Е.Н. Синусовая аритмия при ортоклиностатичесой проблеме в прогностической оценке временной регуляции кровообращения у спортсменов. // Теория и практика физической культуры, 1978. – № 12. – С.47-48.
   
6. 
   Белоцерковский З.Б., Любина В.Г. Сердечно-сосудистая система и физическая работоспособность у высокорослых юных спортсменов. // Физическая культура – Москва. – 2007.
   
7. 
   Горчакова Н.А., Гудивок Я.С, Гунина Л.М. и др. Фармакология спорта // Под редакцией С.А.Олейника. – К.: Олимп, л-ра, 2010. – С.640.
   
8. 
   Калокутский Л.И., Манелис Э.С. Аппаратура и методы клинического мониторинга. – Самара. – 2001. – С.68-82.
   
9. 
   Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б. Тестирование в спортивной медицине. – М.: ФиС, 1991. – С.114.
   
10. 
    Марушко Ю.В., Гищак Т.В., Козловский В.А.. Состояние сердечно-сосудистой системы у спортсменов («спортивное сердце») // Спортивная медицина – 2008. – № 2. – С.22-43.