CC BY
48
МЕХАНИЗМЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ АНАЭРОБНЫХ И АЭРОБНЫХ ВИДОВ СПОРТА В УСЛОВИЯХ СЕЗОННОЙ ДИНАМИКИ ФАКТОРОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ
В. А. Колу паев*, И. И. Долгушин, С.Л. Сашенков, Л. С. Борисова УралГУФК*, ЧГМА, г. Челябинск
Получены новые данные ной направленности.
Введение. Как известно, организм спортсменов подвержен действию множества разнообразных факторов, связанных как с условиями спортивной деятельности [2, 8, 10, 12], так и с общими условиями их жизнедеятельности [3, 5, 9, 14]. По современным представлениям системный ответ организма на совокупность факторов и условий среды, обеспечивающий его адекватность требованиям деятельности зависит от его функционального состояния (ФС). Основу ФС организма обеспечивает интеграция процессов разного уровня (биофизического, биохимического, физиологического, психического, поведенческого), реализуемая посредством регуляторных механизмов [1, 6, 7, 11].
В процессе спортивной подготовки осуществляется взаимное действие на организм факторов спортивной деятельности и условий жизни. При этом количество вариантов взаимодействий значительно превосходит число самих факторов. С целью определения сокращенной системы значимых факторов в пространстве регистрируемых переменных применяется факторный анализ. Этот метод позволяет выделить факторы, обеспечивающие основную долю дисперсии наблюдаемых переменных, и их вращение с целью оптимизации интерпретации соответственно терминологии изучаемых переменных [13].
Цель данного исследования состояла в выявлении значимых факторов, обеспечивающих функциональное состояние спортсменов в изменяющихся условиях внешней среды, и их содержательная интерпретация.
Методика исследования. Представленный массив данных содержит результаты семилетних наблюдений в разные сезоны года (зима, весна, лето, осень) показателей ФС организма спортсменов с преимущественно анаэробным (борьба) или аэробным (лыжные гонки) механизмом энергообеспечения физической работоспособности. При этом период максимума психической напряженности в связи с участием лыжников в соревнованиях приходится на зимний сезон, а у борцов - на летний. Факторный анализ был проведен на основе 603 наблюдений 195 переменных, включая физиологические, биохимические и иммунологические
у спортсменов видов спорта аэробной и анаэроб-
показатели состояния организма спортсменов, параметры светового дня, уровень квалификации, период подготовки.
Параметры системы внешнего дыхания определяли методом спирографии на аппарате «Метатест-1» [Бирюков Д.А., 1966]. Исследование сердечно-сосудистой системы осуществляли методом биоимпедансной реографии [Астахов А.А., 1988] и механокардиографии [Савицкий Н.Н., 1974]. Измерение максимального потребления кислорода (МПК) осуществляли прямым методом на аппарате «Спиролит-2» по стандартной методике при ступенчато-нарастающей нагрузке на велоэргометре [Astrand P.O., Rodahl К., 1980].
Изучение показателей периферической крови включало стандартные методы клинико-гематологического исследования [Тодоров Й., 1969] с определением концентрации гемоглобина (Гб); количества эритроцитов (Эр) и гематокрита (Гк); содержания и количества ретикулоцитов (Р%„); среднего объема эритроцита (ОбъемЭр) и концентрации в нем гемоглобина (Гбконц); содержание Гб в эритроците (ГбЭр); цветовой показатель (ЦП). Измерение электрофоретической подвижности эритроцитов (ЭФП) осуществляли по методике [Харамоненко С.С., Ракитянская А.А., 1974; Кози-нец Г.И. и др., 1986].
Количество лейкоцитов (Лц) и лейкоцитарную формулу определяли по общепринятой методике, дополнительно рассчитывая лейкоцитарный индекс интоксикации (ЛИИ) Кальф-Калифа Я.Я. в модификации [Амбарцумян Р.Г., Бекбергенов Б.М., 1986]. Исследование фагоцитарной и лизосомаль-ной активности моноцитов и нейтрофилов осуществляли по методу Фрейдлин И.С. в модификации [Эберт Л.Я. и соавт., 1983]. Состояние внутриклеточного кислородзависимого метаболизма фагоцитов оценивали с помощью НСТ-теста [Park В.Н., Fikring S.M, 1968]. Определение уровня спонтанной и индуцированной хемнлюминесценции (СХЛ, ИХЛ) нейтрофилов проводили по методике [Зурочка А.В. и соавт., 1989]. Концентрацию иммуноглобулинов в сыворотке крови определяли методом радиальной иммунодиффузии в геле по Mancini G. в модификации [Тихомиров А.А., 1977]. Методом иммуноферментного анализа (ИФА) оп-
32
. «aj Рестник ЮУрГУ, № 2, 2007
ределяли содержание интерлейкина-1а (ИЛ- 1а), интерлейкина-1(8 (ИЛ-10), интерлейкина-4 (ИЛ-4), 7-интерферона (7-ИФ).
Биохимический раздел исследования включал определение содержания адреналина (Адр), кортизола (К), тиреотропина (ТТГ), трийодтиронина (ТЗ) и тироксина (Т4) в сыворотке крови методом ИФА, молекулярных продуктов перекисного окисления липидов и «средних молекул» (СМ) по методике [Волчегорский И.А. и соавт., 1989; 1993], общей активности креатинфосфокиназы (КФК) посредством стандартных наборов реактивов La Chema (Чехия) в гепаринизированной плазме крови. Окисляемость липидов (ОЛ) в изопропа-нольной фракции плазмы крови по методу [Львовской Е.И., 1988].
Обработка результатов проводилась на ПЭВМ с использованием стандартных программ для Windows: Excel 7.0, Statistica, SPSS 13.0. Для уменьшения пространства исходных признаков, определяющих особенности функционального состояния организма спортсменов, был проведен факторный анализ. Факторные нагрузки (kn) считали значимыми при их величине > 0,60 (Р < 0,05). В тех случаях, когда фактор содержал переменные с низким коэффициентом влияния, считали, что достоверное влияние оказывает совокупность составляющих показателей [4, 13].
Результаты исследования и их обсуждение. Предварительно, с помощью метода «каменистой осыпи» [4] установили, что в каждой исследуемой выборке совокупность первых 17-ти выделенных компонент характеризует 60 % суммарной дисперсии исследуемых переменных. Результаты факторного анализа показателей ФС спортсменов представлены в табл. 1 и 2.
Условные обозначения: ДЦ - длительность дня; ДН - соотношение длительности дня и ночи; СД Д -первая производная длительности дня; УДД - вторая производная длительности дня; СДД/ДД -процентное изменение первой производной; УДД/СДД - процентное изменение второй производной; СДД/ДН - отношение первой производной к соотношению «день/ночь»; ПСП - период спортивной подготовки; STejm - площадь поверхности тела; S0T„ - относительная величина площади тела (м2/кг); ИК - индекс Кетле; ИХ - индекс Хи-рате; ДО - дыхательный объем; РОвд - резервный объем вдоха; Р0ВЫД - резервный объем выдоха; ЖЕЛ - жизненная емкость легких; ФЖЕЛ - форсированная жизненная емкость легких; дЖЕЛ -должные возрастные значения жизненной емкости легких; ЧСС - частота сердечных сокращений; МинД - минимальное артериальное давление; СрД -среднее динамическое давление; Бс - боковое систолическое давление; Кс - конечное систолическое артериальное давление; ПД - пульсовое давление; СОК - систолический объем крови; МОК -минутный объем крови; ССИ - систолический индекс; СИ - сердечный индекс; ИНМ - индекс на-
пряжения миокарда; ИФС - индекс функционального состояния; ПЭК - показатель эффективности кровообращения; ВИК - вегетативный индекс Кердо; ЛСДК - линейная скорость движения крови; ОСВК - объемная скорость выброса крови; ОПСС - общее периферическое сопротивление сосудов; УПСС - удельное периферическое сопротивление; МУм - модуль упругости сосудов мышечного типа; МУэ - модуль упругости сосудов эластического типа; ОЦК - объем циркулирующей крови; ОЦПл - объем циркулирующей плазмы; ОЦЭр - объем циркулирующих эритроцитов; Нф %, Мн %, Лф % и Нф, Мн, Лф - содержание и количество нейтрофилов, моноцитов и лимфоцитов в периферической крови, соответственно; cdЗ, сй4, ... и СБЗ, СВ4, ... - содержание и количество соответствующих фенотипов лимфоцитов; АФН %, АФН - процентное содержание и количество способных к фагоцитозу Нф; АФМ %, АФМ - содержание и количество способных к фагоцитозу Мн; ИФН, ИФМ - интенсивность фагоцитоза Нф и Мн; ФЧН, ФЧМ - фагоцитарное число Нф и Мн; АПФН, АПФМ - абсолютный показатель фагоцитоза Нф и Мн, соответственно; ЛАН, ЛАМ - интенсивность лизосомальной активности Нф и Мн; АПЛАН, АПЛАМ - уровень лизосомальной активности Нф и Мн с учетом количества циркулирующих клеток; сНСТ %, сНСТ - содержание и количество Нф периферической крови при спонтанном окислении нитросинего тетразолия; иНСТ %, иНСТ - содержание и количество позитивных Нф при индуцированном окислении нитросинего тетразолия; ИсНСТ, ИиНСТ - интенсивность окисления Нф нитросинего тетразолия в спонтанном и индуцированном тесте; НСТМн %, НСТМн - содержание и количество НСТ-позитивных моноцитов периферической крови; ЦИК - величина циркулирующих иммунных комплексов; СН50, с1, с2, сЗ, с4, с5 - концентрация комплемента и его фрагментов в плазме крови; ^А, 1§0, ^М - содержание иммуноглобулинов класса А, в, М в сыворотке крови.
Как видно из табл. 1, у борцов первую группу признаков (фактор 1) составляют показатели содержания СО-лимфоцитов и комплемента. Вклад фактора в общую дисперсию после Варимакс вращения с нормализацией Кайзера составляет 8,4%. Состав переменных, интегрированных данным фактором, является однородным и включает показатели абсолютного содержания различных субпопуляций лимфоцитов. Аналогичная группа переменны лыжников-гонщиков (табл. 2) составляет второй по величине вклада в общую дисперсию компонент с суммарной дисперсией фактора 5,53 %.
Доминирующие позиции в составе данных факторов в исследуемых выборках занимают разные переменные: у борцов - количество С08 и СОЮ лимфоцитов, а у лыжников - СБ34 и СБ95. Кроме того, в состав фактора помимо количества
Вестник ЮУрГУ, № 2, 2007
К
Факторы функционального состояния организма борцов
Таблица 1
Фаю оры (компо- неніьі) Состав компонент, ранжированный по уровню факторной нагрузки Суммарная дисперсия фактора, %
I 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
I аС08 аСЭ20 аСОЗ аСШІЬ аС056 аС04 аСОІб аС025 аСОЮ йСРнЬА «18 саго аС034 -СН50 8,40
II РОм/80ти РО^/ИК РО,д /Бтсла РОи РО„/Вес ЖЕЛ«ОТ„ ЖЕЛ/ИК ЖЕЛ/Бтс.™ ЖЕЛ/дЖЕЛ ЖЕЛ/Вес ЖЕЛ 5,43
III РО^/Бот,. РО^/ИК РО,ь,д /5ТЫ;, РОвыл/ВеС РО»„д /ЖЕЛ РОвыд РО„и /ФЖЕЛ - РО,3/РО»щ РОвд /ЖЕЛ 5,26
IV ДО/51Ма ДО/5оін ДО/ИК ДО/ЖЕЛ ДО/Всс ДО ■/ФЖЕЛ Д° , ДО/РО.ш ДО/РОи 4,98
V ТТГ Адр ИЛ-4 ссШ -К -сЗ ИЛ- 1а ссІІ 1Ь с2 ПСП ЭФП 4,76
VI лсдк ССИ СОК ОСВК СИ МОК - ОГІСС ПД ВИК 4,71
VII Вес/Рост Вес/51СЛ„ Вес ИК оцк Рост Stc.hi ОЦЭр ОЦПл - ИХ 4,51
VIII ИФН АФН,% АПФН ИФМ ФЧН АФМ,% АФН ФЧМ СМбктрст 3,29
IX Нф,% -Лф/Нф -Лф,% Нф -Лф ЛИИ АПЛАІ-І 3,11
х ’ УДД дд дн УДД/СДД 1аМ 2,87
XI ФЖЕЛ /ЖЕЛ ФЖЕЛ /V-,, ФЖЕЛ /Эотн ФЖЕЛ /ИК ФЖЕЛ /Вес ФЖЕЛ - РО„д /ФЖЕЛ 2,33
XII иНСТ% иНС'Г ИиНСТ ЦИК 2,23
XIII -сдд/дн -сдд/дд -СДД ЛАН 2,17
XIV СрД УПСС Бс Кс МинД Гк 2,09
XV Мн,% Мн АФМ АПФМ АЛЛАМ НСТМ 1,98
XVI Гбэр ЦП Объемэр Эр 1,81
XVI! - иНСТ% /сЫСТ% -ИиНСТ /ИсНСТ ИсНСТ 1,57
Интегративная физиология
Факторы функционального состояния организма лыжни ков-гонщиков
СМ
а
5
.§
.я
Диспер- сия фактора, % 6,54 ГП 1 Гі 1П 5.51 4,99 4.83 с-. хг\ 4,59 3,72 0Г£ СГ\ г* г-Г о о Г-1 <Гі Оч; 'С* 1,89 со г- ЧО
Состав компонент, ранжированный но уровню факторной нагрузки Г- ФЖЕЛ 5*Г в •ЬЙІ
о ФЖЕЛ /Вес ЦИК
ФЖЕЛ /ИК < тэ и ттг
■!? РО„л /ФЖЕЛ аСРЗ 2|
го 5 о в аСР16 -ГГІ х| го! • НІ
с •=; . Ш 5 % *£ е О СЧ О О я ■31 її 2
- ЖЕЛ </•', 2і і°! •о <УІ 'И ОІ г> > -
о ЖЕЛ /лЖЕЛ ■*т '■а о < =Г) <ч тз ОІ 5 2
'• О ЖЕЛ /Вес .о Б о я о б ’в Си ^ е; к X ш ФЧМ
оо ЖЕЛ ! /ИК С? о сезон 3 2 Э ‘ П? Я «=г с §1 ОЦЭр ФЧН
г- 5 1 N *3 -3- о и 2^ -СН50 -опсс ДО /ЖЕЛ Рост | АФН о'й °г ©
•о ЖЕЛ /в»,,, о а и ГС о 2 Ш О Щ а § > у О ДО /ФЖЕЛ ОЦПл АПФМ | ИИІҐ | ФЖЕЛ
■п £ чО </“> О и га Т4 Р0НЫЛ /Вес пси мок Д0/Вес и 1 аэ оо АПФН ЗГ ФЖЕЛ /Вес
5 Я 2 щ со а и & О 5 е? = ш О £ 0. С =5 =1 > освк ] 1 ДО/ИК Вес /Рост ИФМ С? Ш % 5 ' • о. . СП | 0 1
г1', 2 <5 •/■і Г-! а о « сдд/д н <5 <А си '- -Адр I лсдк ; со д =3 ОЦК АФМ, % -Лф/Нф ФЖЕЛ V «в с ю О УПСС] 2 .. © ^ < Н и X 5 ИиНСТ /ИсНСТ 2 X X
Г-1 о'К О' а 'О го сдд/д д 3 з г? 2 О оо а. •? ! ССИ до У О'? %‘НФУ •е (=; _ Ш с ^ со А ЦП о Мм ь- о X 5 X ИсНСТ -ПЭК I
- 2 г? тг гл а и « ег е* и *4? '3 £ °= п" Си -дн | сок і о 1 Вес НФИ •е1 X *=? =г ш Г2 ю «=5 а и 5^ х" 2 н и X 5 иНСТ% /сНСТ % и и ЕГ
Фаю оры (компоненты) “ . — > > > > VIII X X IX XII 1 хш | XIV > X XVI > X
Интегративная физиология
Лф данных фенотипов входят показатели их процентного содержания. Это обстоятельство, на наш взгляд, является подтверждением значимой роли этих фенотипов Лф для обеспечения ФС борцов И лыжников.
У борцов вторым фактором по уровню суммарной дисперсии (5,43 %) является группа переменных, включающая параметры резервного объема вдоха (РОвд) и ЖЕЛ. У лыжников-гонщиков аналогичный фактор занимает первое место по величине суммарной дисперсии (6,54 %) и помимо отмеченных переменных включает показатели форсированной ЖЕЛ. В целом можно отметить, что практически каждому фактору, выделенному в группе борцов, можно сопоставить соответствующий фактор в группе лыжников, соответственно: 1 и 2, 2 и 1, 3 и 4, 4и7, биб, 7и8и т.д.
Особое место среди главных компонент в группе борцов занимает 5-й фактор (суммарная дисперсия 4,76 %), объединяющий показатели содержания гормонов и медиаторов (ТТГ, А, ИЛ-4, К, сЗ), а также содержания СВ25-лимфоцитов. У лыжников идентичный фактор не выявлен, однако у них эти переменные вошли в состав 3-го и 5-го компонентов (с дисперсией 5,51 и 4,83%). Доминирующие позиции в них занимают параметры светового дня. Причем 3-й фактор у лыжников формируют показатели первой производной длительности суток, а 5-й - длительности дня и его второй производной.
У борцов параметры светового дня также обусловливают формирование факторов. Однако у них эти факторы занимают 10 и 13 позиции по величине суммарной дисперсии (2,87 и 2,17%). Кроме того, у них в отличие от лыжников, преимуществом обладает фактор, объединяющий параметры второй производной светового дня и его длительности. Эти обстоятельства, на наш взгляд, свидетельствуют не только о значимости характеристик светового дня для состояния организма спортсменов, но и о разной роли отдельных параметров солнечных суток в обеспечении ФС борцов и лыжников.
Необходимо отметить, что у борцов и лыжников-гонщиков состав факторов морфометрии (7 и 8 факторы), кровообращения (6, 14 и 6, 13), крови (16 и 12), лейкограммы (9 и 10), моноцитов (15 и 14), фагоцитоза (8 и 9), НСТ-активности (12, 17 и 15, 16 факторы - соответственно) во многом идентичны по составу. Это может свидетельствовать о том, что при рассмотрении совокупности физиологических показателей спортсменов без учета сезона года и периода спортивной подготовки механизмы обеспечения функционального состояния борцов и лыжников имеют много общего. Поэтому далее мы провели факторный анализ в исследуемых группах по сезонам года.
Результаты факторного анализа у борцов и лыжников по сезонам года свидетельствуют о том, что состав большинства обозначенных выше гомо-
генных факторов существенно не изменяется. Наряду с этим гетерогенные по составу факторы в динамике годового цикла отличаются выраженной вариативностью составляющих компонентов и структуры. Кроме того, в зависимости от сезона года и периода спортивной подготовки изменяется иерархия главных компонент, ранжированных по величине суммарной дисперсии.
Так у борцов в весенне-летний период, на который приходится период основных состязаний, ведущие позиции среди главных компонент (табл. 1) занимают факторы количества СО-лимфоцитов (I), гуморальных веществ (V), поглотительной способности фагоцитов (VIII), НСТ-активности Нф (XII) и состояния эритроцитов (XVI). В осенне-зимний период высокие позиции по уровню суммарной дисперсии занимают факторы РОвд (И), ДО (IV) и показателей гемодинамики (VI). Кроме того, ряд факторов характеризуется стабильным положением во все исследуемые сезоны. К ним относятся: фактор РОвыя (III), морфологических показателей (VII) и лейкограммы (IX).
У лыжников в зимний сезон, сопряженный с участием в состязаниях, отмечается повышение роли факторов РОвыд, гемодинамики, ДО, лейкограммы, форсированной ЖЕЛ и показателей функционирования миокарда. В весенний и летний сезоны у лыжников доминируют факторы РОвд и ЖЕЛ, РОвыд, ДО и индуцированного НСТ-теста. В осенний сезон высокий вклад в суммарную дисперсию вносят занимающие первые пять позиций факторы гемодинамики, РОвыд, количества СВ-лимфоцитов, РО„д и ДО. В целом для лыжников-гонщиков характерны стабильно высокие позиции во все сезоны года факторов РОвыд (1-2 места), гемодинамики (1-3 места), количества СБ-лимфоцитов (3-4 места) и морфометрических показателей (6-8 места).
Заключение. Результаты факторного анализа свидетельствуют о том, что, несмотря на различия условий состязаний, спортивной подготовки и жизнедеятельности борцов и лыжников, состав и структура главных компонент ФС в исследуемых группах имеет много общего. Это связано с тем, что формирование ФС организма спортсменов обусловлено регулярной напряженной двигательной активностью. Отличия спортивной деятельности, в связи с различиями механизмов энергообеспечения физической активности и периодом тренировки опосредуют разную иерархию факторов ФС борцов и лыжников, а также определенные особенности их внутренней структуры. Кроме того, выделяется ряд факторов («дыхательного объема», «кровообращения», «состояния эритроцитов», «НСТ-активности Нф»), доли которых в общей дисперсии синхронно изменяются в цикле года у борцов и лыжников. Это свидетельствует о существенном влиянии сезонных изменений условий окружающей среды на ФС организма спортсменов разных специализаций. Кроме того, выделяется группа факторов, проявляющихся эпизодически в цикле года. Вполне вероят-
36
Вестник ЮУрГУ, № 2, 2007
но, это опосредовано взаимодействием условий спортивной подготовки с сезонной динамикой ус*-ловий жизнедеятельности.
Литература
1 Анохин, П.К. Очерки по физиологии функциональных систем /П.К. Анохин. - М.: Медицина, 1975. - 448 с.
2. Бальсевич, В.К. Онтокинезиология человека /В.К. Бальсевич. - М.: Теория и практика физической культуры, 2000. -275 с.
3. Биоритмы и труд / под ред. А.Д. Слоним. -Л.: Наука, 1980. - 144 с.
4. Боровиков, В. П. БшМзМса. Искусство анализа данных на компьютере: для профессионалов / В.П. Боровиков. - СПб.: Питер, 2003. - 688 с.
5. Голиков, А.П. Сезонные ритмы в физиологии и патологии / А.П. Голиков, П.П. Голиков. -М.: Медицина, 1973. - 167 с.
6. Матюхин, В.А. Экологическая физиология человека и восстановительная медицина /В.А. Матюхин, А.Н.Разумов. - М.: Гэотармедицина, 1999. -336 с.
7. Платонов, В.Н. Общая теория подготовки спортсменов в Олимпийском спорте / В.Н. Платонов. -Киев: Олимпийская литература, 1997. - 583 с.
8. Долгушин, И.И. Нейтрофилы и гомеостаз/ И. И. Долгушин, О.В. Бухарин. - Екатеринбург: УрО РАН, 2001.-283 с.
9. Казначеев, В.П. Современные аспекты адаптации / В.П. Казначеев. - Новосибирск: Наука, 1980. -192 с.
10. Проблемы периодизации спортивной тренировки: автореф. дис. ... д-ра пед. наук / Л.П. Матвеев. — М., 1964. - 42 с.
11. Судаков, К. В. Общая теория функциональных систем / К.В. Судаков. - М: Медицина, 1984. - 224 с.
12. Сашенков, С.Л. Состояние систем транспорта кислорода, особенности иммунного статуса и вероятность развития респираторных инфекций у спортсменов с аэробной и анаэробной направленностью тренировочного процесса: дис. ... д-ра мед. наук / С.Л. Сашенков. - Челябинск: ЧГМА, 1999. - 272 с.
13. Урбах, В.Ю. Статистический анализ в биологических и медицинских исследованиях / В.Ю. Урбах. - М.. Медицина, 1975. - 295 с.
14. Физиология адаптационных процессов: руководство по физиологии / под ред. ОТ Газен-ко, Ф.З. Меерсона. — М.: Наука, 1986. — 635 с.
