CC BY
24
УДК: 612.769:796.015.572
ОСОБЕННОСТИ ГОМЕОСТАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛЯЦИИ У ПЛОВЦОВ РАЗНОГО ВОЗРАСТА
Г.Д. Алексанянц1, доктор медицинских наук, профессор, профессор кафедры анатомии и спортивной медицины,
Кубанский государственный университет физической культуры, спорта и туризма, г. Краснодар, С.В. Погодина2, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой спорта и физического воспитания,
А.Н. Шевченко3, старший преподаватель кафедры спорта и физического воспитания, Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского, Республика Крым, г. Симферополь. Контактная информация для переписки: 1350015, г. Краснодар, ул. Буденного 161, кафедра анатомии и спортивной медицины, e-mail: [email protected],
2295007, Республика Крым, г. Симферополь, ул. Проспект академика Вернадского, 4, e-mail: [email protected],
329 5007, Республика Крым, г. Симферополь, ул. Проспект академика Вернадского, 4, e-mail: [email protected].
В статье показаны особенности гомеостатической регуляции у пловцов возрастных диапазонов 9-12 и 13-16 лет в условиях адаптации к специфическим физическим нагрузкам. Эффективность неспецифических адаптационных процессов определяли гематологическими методами по соотношению лейкоцитов (ней-трофилов сегментоядерных и палочкоядерных, эозинофилов, лимфоцитов, моноцитов) в лейкоцитарной формуле, также определяли концентрацию гемоглобина и гематокрита. Физическую работоспособность и аэробные возможности оценивали в тесте РШС170, где предусматривалось выполнение двух ступеней нагрузки разной мощности ^=40-50 Вт, ЧСС 150-155 уд/мин и W2=100-120 Вт, ЧСС 165-170 уд/мин). Парциальное давление кислорода в пробах выдыхаемого воздуха регистрировали с помощью радиоизмерительного газоанализатора типа ПГА-КМ (для анализа кислорода) на последней минуте нагрузок W1 и W2. Результаты обработаны с помощью параметрических методов математической статистики.
В результате проведенных исследований установлено, что для пловцов 9-12 лет, по сравнению с 13-16-летними пловцами, характерны высокие показатели лейкоцитов, эозинофилов, нейтрофилов и низкие величины гемоглобина и гематокрита. Уста-
новлено наличие стойкой корреляционной взаимосвязи между лейкоцитами и нейтрофилами, лимфоцитами и нейтрофилами, лимфоцитами и моноцитами. Показано снижение количества корреляционных связей между клеточными компонентами системы крови, соответствующее этапу повышения аэробного потенциала организма в возрасте 13-16 лет. Также у пловцов подросткового возраста определяется усиление обратной корреляционной зависимости между уровнем потребления кислорода и компонентами системы крови, активизирующимися при инфекционных процессах.
Ключевые слова: гомеостаз, регуляция, форменные элементы крови, аэробный потенциал, системные взаимосвязи, возрастные особенности адаптации, юные пловцы.
Для цитирования: Алексанянц Г.Д., Погодина С.В., Шевченко А.Н. Особенности гомеостатической регуляции у пловцов разного возраста // Физическая культура, спорт - наука и практика. - 2019. - № 2. - С. 22-27.
For citation: Aleksanyants G., Pogodina S., Shevchenko А. Features of homeostatic regulation of swimmers of different age. Fizicheskaja kul'tura, sport - nauka i praktika [Physical Education, Sport - Science and Practice.], 2019, no 2, pp. 22-27 (in Russian).
Введение. При оценке эффективности адаптации к физическим нагрузкам детей, подростков и юношей особое внимание должно обращаться на гомео-статическое состояние, которое является ведущим фактором, обеспечивающим регуляторный баланс организма [9, 10]. В связи с этим представляет интерес выявление параметров состояний неспецифической активности организма, которые являются маркерами изменений в нейроэндокринной системе, что проявляется определенным соотношением клеток в лейкограмме [2]. Информативная значимость оценки изменений показателей лейкограммы определяется наличием существенной взаимосвязи между функциональным состоянием клеток и уровнем энергетического обмена в тканях, а также определенными корреляционными взаимодействиями форменных элементов крови между собой и с соматическими клетками, в частности с миоцитами [3, 5]. Кроме того, в процессе адаптации к физическим нагрузкам в спорте имеет место психоэмоциональный фактор, сопровождающийся напряжением механизмов гомеостатической регуляции [6]. Основной проблемой в данном случае выступает адекватность применяемых физических нагрузок физиологической зрелости организма юных спортсменов на разных этапах онтогенеза для предотвращения явлений дизадаптации и профилактики детской заболеваемости [7, 8]. Целью работы явилось выявление особенностей гомеостатической регуляции у пловцов разного возраста.
Методы. В исследованиях приняли участие 75 пловцов мужского пола разных возрастных периодов и находящиеся на этапах предварительной и специализированной базовой подготовки. Группу периода второго детства составили пловцы 9-12 лет (п=39), подросткового периода - 13-16 лет (п=36). Гематологические методы включали в себя определение: лейкоцитарной формулы унифицированным методом морфологического исследования форменных элементов крови с дифференцированным подсчетом лейкоцитов, нейтрофилов сегментоядерных и палочкоядерных, эо-зинофилов, лимфоцитов, моноцитов (%); содержания гемоглобина в крови (г/л) унифицированным гемогло-бинцианидным методом с помощью биохимического анализатора; гематокритной величины микрометодом в модификации Й. Тодорова [4]. Физическую работоспособность и потребление кислорода (У02, мл-мин-1) определяли в тесте PWC170, в котором выполняли две нагрузки разной мощности ^=40-50 Вт, ЧСС 150-155 уд/мин и W2=100-120 Вт, ЧСС 165-170 уд/мин). Парциальное давление кислорода в выдыхаемом воздухе (РЕО2, мм рт. ст.), приведенное к условиям БТРй, определяли газометрическим методом. Анализ выдыхаемого воздуха проводили с помощью радиоизмерительного газоанализатора типа ПГА-КМ (для анализа кислорода), минутный объем дыхания (УЕ, л-мин-1), приведенный к условиям ВТРБ, регистрировали на спирометре пневмотахометрического типа (БР^ОВАЫК С, Италия) на последней минуте нагрузок W1 и W2 в тесте PWC170.
Потребление кислорода (У02, мл-мин-1) расчитывали по формуле У02=УЕ х ДРЕО2 х1000/100, где Л - разница РЕО2 при W1 и W2. Полученный цифровой материал обрабатывался на персональном компьютере с использованием пакета программ БТАТ1БТ1СА 10.0. Проверка соответствия статистических данных закону нормального распределения проводилась с помощью критерия Шапиро-Уилка. Далее вычисляли среднее значение исследуемых величин (х) и ошибку среднего арифметического (Бх). Статистически значимые различия определялись с помощью критерия Стьюдента, значимые различия считались при р<0,05. Для определения коэффициента корреляции (г) проводили корреляционный анализ Спирмена. Исследование проведено на подготовительном этапе круглогодичного тренировочного процесса при добровольном согласии.
Результаты. В зависимости от уровня функциональных требований, предъявляемых к структурным компонентам системы, ответственной за адаптацию, выбирается наиболее рациональный режим включения внутри- и межсистемных связей [5]. Поэтому оценка функционального статуса системы крови проводилась в двух направлениях. Во-первых, выявлялась степень взаимодействия структурных компонентов системы крови между собой. Во-вторых, определялась взаимосвязь этих компонентов с основным системообразующим фактором функциональной системы адаптации к физическим нагрузкам - величиной потребления кислорода [1]. Анализ количественных характеристик различных видов лейкоцитов в лейкограмме на первом этапе позволил выявить особенности формирования неспецифических адаптивных реакций в исследуемых возрастных группах пловцов. Показано, что для начинающих пловцов периода второго детства в сравнении с подростковым возрастом характерным является высокий показатель лейкоцитов (соответственно 7,30±0,57 против 6,17±0,31 109/л, р<0,05), увеличение количества лимфоцитов до верхнего предела нормы (34,50±2,71 против 37,50±1,52 %, р>0,05), умеренная эозинофи-лия (соответственно эозинофилы 6,75±0,98 против 2,56+0,73%, р<0,01), увеличение количества сегмен-тоядерных нейтрофилов (соответственно 64,63±2,02 против 50,89±2,51%, р<0,05) и сдвиг лейкоцитарной формулы влево, уменьшение содержания гемоглобина (128,78±3,32 против 137,37±1,95 г/л, р<0,05) и гематокрита (40,75±0,96 против 43,00±0,02, р<0,05). Очевидно, что высокие показатели количества лейкоцитов и эозинофилов в периферической крови пловцов 9-12 лет связаны с высокой реактивностью иммунной системы [2]. Также на повышение этих показателей могут влиять дополнительные раздражители - температурный фактор и химический состав воды, приводящие к перегрузке основных регуляторов гомеостатических реакций и к формированию предпосылок для развития аллергических заболеваний. В возрасте 13-16 лет отмечается формирование реакций активации, свидетельствующее о переходе
организма на более эффективный уровень функционирования.
Количество корреляционных связей между клеточными компонентами системы крови пловцов также различалось в зависимости от возрастного периода. У 9-12-летних пловцов выявлено шесть значимых коэффициентов корреляции, характеризующих функциональное состояние системы крови, тогда как у 13-16-летних пловцов их было 4 (таблица 1).
Таблица 1
Корреляционные связи показателей системы крови в исследуемых возрастных группах пловцов
Корреляционные пары 9-12 лет 13-16 лет
Лейкоциты-лимфоциты + 0,38 - 0,32
Лейкоциты-нейтрофилы палочкоядерные +0,71** +0,51*
Лейкоциты-нейтрофилы сегментоядерные - 0,28 +0,22
Лейкоциты-эозинофилы - 0,98 ** +0,01
Лимфоциты-моноциты - 0,85** -0,45*
Лимфоциты-нейтрофилы - 0,79** -0,68**
Нейтрофилы-эозинофилы + 0,35 -0,31
Гемоглобин-лейкоциты - 0,56** -0,28
Гемоглобин-эозинофилы + 0,67** -0,24
Гемоглобин-лимфоциты - 0,35 +0,40*
Гемоглобин-моноциты + 0,19 -0,37
Примечание - * - р<0,05; ** - р<0,01
Наличие большего числа корреляционных взаимосвязей в периоде второго детства свидетельствует о более высоком напряжении системы крови в обеспечении адаптивных реакций организма за счет большего числа взаимосвязей между ее компонента-
ми [7]. По мере совершенствования неспецифических адаптационных реакций имело место уменьшение взаимосвязей между активно функционирующими структурными компонентами системы крови. Обращает на себя внимание стойкий уровень корреляционных взаимосвязей между лейкоцитами и нейтрофи-лами, лимфоцитами и нейтрофилами, лимфоцитами и моноцитами, являющийся характерным для всех пловцов независимо от возраста. Очевидно, взаимодействие этих компонентов системы крови является обязательным условием обеспечения корреляционных отношений между этими показателями, а изменение направленности корреляции может явиться критерием срыва адаптации.
Устойчивость внутренней среды организма и его способность противостоять неблагоприятным условиям среды тесно связаны с энергетическим потенциалом. В условиях постоянно действующего фактора физической нагрузки имеют место ацидотические сдвиги в организме, что обусловлено исчерпанием энергетических и, в частности, аэробных резервов мышечной ткани. Для выявления взаимосвязи энергетического потенциала юных пловцов с параметрами системы крови в разных возрастных периодах нами определялся уровень потребления кислорода при ЧСС 150 и 170 уд/мин в тесте PWC170 В таблице 2 показано, что при одинаковой пульсовой стоимости работы величины показателя VO2 в группе пловцов подросткового периода достоверно выше. При этом разница между величиной VO2 на ступени нагрузки с ЧСС в диапазоне 152-155 уд/мин в группах пловцов меньше (более 180 мл-мин-1), чем на ступени нагрузки с ЧСС в диапазоне 169-171 уд/мин (более 740 мл-мин-1). Это говорит о расширении аэробного потенциала и способности к его более эффективной реализации в условиях интенсивной работы у пловцов 13-16 лет. При анализе корреляционных связей между показателями системы крови и уровнем потребления кислорода было определено по три значимых коэффициента корреляции в каждой возрастной группе пловцов (таблица 3).
Так, одним из важнейших условий повышения энергетического потенциала организма пловцов является концентрация гемоглобина в крови, о чем свидетельствует наличие высокой корреляции этого показателя с
Таблица 2
Показатели физической работоспособности и уровня потребления кислорода в исследуемых группах
пловцов
Группы пловцов ЧСС, уд/мин кг ' м ' мин-1 VO2, мл-мин-1 ЧСС, уд/мин кг ' м ' мин-1 VOy мл-мин-1
9-12 лет 152,03±1,24 635,2±8,17 1500,81±16,5 171,32±3,65 1011,38±17,28 2236,6±19,34
13-16 лет 155,26±2,08 822,29±10,02 1948,5±14,3 169,26±4,46 1222,94±17,48 2984,28±18,53
р 1,2 p>0,05 p<0,05 p<0,01 p>0,05 p<0,05 p<0,01
У02 , что характерно для всех исследуемых возрастных групп. При рассмотрении взаимодействий между другими корреляционными парами отмечается изменение направленности г между У02 и эозинофилами (г=-0,86) в группе 13-16-летних пловцов (9-12 лет г=0,64), а также снижение г до статистически незначимого (г=-0,27) между У02 и лейкоцитами.
Таблица 3
Статистически значимые корреляционные взаимосвязи показателей системы крови и уровня потребления кислорода в исследуемых группах пловцов
Корреляционные пары 9-12 лет 13-16 лет
У02 - гемоглобин +0,45* +0,53*
У02- лейкоциты -0,74** -0,27
У02-эозинофилы +0,64** -0,86**
У02-нейтрофилы палочкоядерные -0,30 -0,74**
МПК - нейтрофилы сегментоядерные -0,23 +0,35
У02 - лимфоциты -0,13 +0,31
У02 - моноциты -0,23 -0,23
У02 - гематокрит -0,09 +0,27
Примечание - * - р<0,05; ** - р<0,01
В этой же группе пловцов отмечена высокая обратная зависимость между У02 и нейтрофилами палочко-ядерными (г=-0,74).
Анализ количественных характеристик корреляций и их направленности свидетельствует о наличии механизмов нейрогормональной регуляции, активизирующих разные структурные компоненты системы крови с целью обеспечения приспособительного эффекта. При этом сравнительно высокий уровень энергетических (аэробных) возможностей в подростковом возрасте определяет отрицательную направленность корреляционных взаимосвязей с компонентами системы крови, активизирующимися при инфекционных процессах. В то время, как направленность корреляционной взаимосвязи У02 с аналогичным параметром (эозинофилами) в периоде второго детства положительная. Полученные результаты позволяют сделать некоторые заключения. На ранних этапах спортивной специализации в плавании, когда эффективность адаптации к физическим нагрузкам определяется в большей степени морфофункциональными особенностями физического развития, наличием экзогенного фактора напряжения (водная среда), необходимо правильно подбирать величину физических нагрузок, чтобы не вызвать напря-
жение нейрогуморальных механизмов адаптации и не привести к ее срыву. Повышение аэробного потенциала организма является своеобразным базисом, который обеспечивает устойчивость внутренней среды организма и способствует достижению максимального приспособительного эффекта.
Выводы:
Формирование гомеостатических состояний, определяющих эффективность адаптации юных пловцов к физическим нагрузкам, характеризуется определенным соотношением клеток в лейкограмме детей и подростков. Для пловцов 9-12 лет в сравнении с 13-16-летними характерны высокие показатели лейкоцитов, эозинофилов, нейтрофилов и низкие величины гемоглобина и гематокрита, что необходимо учитывать при дозировании физических нагрузок.
Наличие стойкой корреляции между лейкоцитами и нейтрофилами, лимфоцитами и нейтрофилами, лимфоцитами и моноцитами, а также снижение количества корреляционных связей между клеточными компонентами системы крови свидетельствует о переходе системы крови в режим оптимального функционирования, соответствующий этапу повышения аэробного потенциала организма в подростковом возрасте.
Повышение аэробных возможностей организма пловцов подросткового возраста определяется усилением обратной корреляционной зависимости между уровнем У02 и компонентами системы крови, активизирующимися при инфекционных процессах.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Апанасенко Г.Л. Максимальная аэробная работоспособность как критерий оптимальности онтогенеза / Г.Л. Апанасенко // Физиология человека. - 2010. -Т. 36. - № 1. - С. 67-73.
2. Гаркави Л.Х. Адаптационные реакции и резистентность организма / Л.Х. Гаркави, Е.Б. Квакина, М.А. Уко-лова. - Ростов н/Дону: Из-во Ростовского университета, 1990. - 223 с.
3. Иванова С.М. Метаболизм и структурные аспекты клеточного гомеостаза при длительной изоляции / С.М. Иванова, Ю.В. Ярлыкова, О.И. Лабецкая // Авиакосмос и экологическая медицина. - 1997. - №5. -С. 39-45.
4. Лабораторные методы исследования в клинике: справочник / под ред. В.В. Меньшикова. - М.: Медицина, 1987. - 368 с.
5. Михайленко А.А. Роль корреляционных взаимосвязей в оценке функциональных возможностей иммунной системы /А.А. Михайленко, Т.А. Федотова // Иммунология. - 2000. - №2. - С. 59-61.
6. Погодина С.В. Адаптационные изменения глюкокор-тикоидной активности в организме высококвалифицированных спортсменов различных половозрастных групп / С.В. Погодина, Г.Д. Алексанянц // Теория и практика физической культуры. - № 9. - 2016. -С. 49-52.
7. Погодина С.В. Функциональные параметры адаптационных систем у пловцов разного возраста / С.В. Погодина, А.И. Погребной, В.С. Юферев, М.М. Шестаков. - Краснодар: КГУФКСТ, 2018. - 177 с.
8. Попович А.П. Форсирование подготовки юных спортсменов - противоречие между необходимостью и реальностью / А.П. Попович // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2015. - Т. 3. - № 1 (12). - С. 269-278.
9. Разинкин С.М. Методологический подход к оценке функциональных резервов спортсменов циклических видов спорта / С.М. Разинкин, А.С. Самойлов, П.А. Фомкин [и др.] // Спортивная медицина. - 2016. - № 1 (22). - С. 26-34.
10. Cockcroft E. J. High intensity interval exercise is an effective alternative to moderate intensity exercise for improving glucose tolerance and insulin sensitivity in adolescent boys / E. J. Cockcroft, C. A. Williams, O. W. Tomlinson [et al.] // Journal of Science and Medicine in Sport. - 2015. -Vol. 18. - № 6. - P. 720-724.
FEATURES OF HOMEOSTATIC REGULATION OF SWIMMERS OF DIFFERENT AGE
G. Aleksanyants1, Doctor of Medical Sciences, Professor, Professor of the Anatomy and Sports Medicine Department,
Kuban State University of Physical Education, Sports and Tourism, Krasnodar,
S. Pogodina2, Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Sports and Physical Education Department, Crimean Federal University named after V.I. Vernadsky, Republic of Crimea, Simferopol, А. Shevchenko3, Senior Lecturer of the Sports and Physical Education Department, Crimean Federal University named after V.I. Vernadsky, Republic of Crimea, Simferopol.
Contact information for correspondence: 1350015, Krasnodar, Budennogo str., 161, the Anatomy and Sports Medicine Department, e-mail: [email protected],
2295007, Republic of Crimea, Simferopol, Prospect of Academician Vernadsky, 4, e-mail: [email protected],
329 5007, Republic of Crimea, Simferopol, Prospect of Academician Vernadsky, 4, e-mail: [email protected].
The article shows the features of homeostatic regulation of swimmers aged 9-12 and 13-16 years in terms of adaptation to specific physical loads. The effectiveness of non-specific adaptation processes was determined with the help of the hematological methods by the ratio of leukocytes (segmented and banded neutrophils, eosinophils, lymphocytes, monocytes) in leukocyte formula, as well as hemoglobin and hematocrit concentrations have been identified. Physical performance and aerobic capacity have been assessed with the use of the PWC170 test, where the implementation of two load stages of different power have been provided (W1=40-50 watt, heart rate 150-155 BPM u W2=100-120 watt, heart rate 165-170 BPM). The partial pressure of oxygen in the exhaled air samples was recorded using a radio-measuring gas analyzer of the PGA-KM type (for oxygen analysis) in the final minute of W1 and W2 loads. The results have been processed using parametric methods of mathematical statistics.
As a result of the research it was found that the high levels of leukocytes, eosinophils, neutrophils and low hemoglobin and hematocrit values were characteristic for 9-12 year-old swimmers in comparison with 13-16 year-old swimmers. The presence of a stable correlation between leukocytes and neutrophils, lymphocytes and neutrophils, lymphocytes and monocytes has been established. The reduction of the number of correlations between the cellular components of the blood system, corresponding to the increasing stage of the body's aerobic capacity at the age of 13-16 years has been shown. The enhancement of the inverse correlation between the level of oxygen consumption and the components of the blood system, which are active during infectious processes has been also determined among teenage swimmers.
Keywords: homeostasis, regulation, formed blood elements, aerobic potential, system interconnections, age characteristics of adaptation, young swimmers.
References:
1. Apanasenko G.L. Maximal Aerobic Capacity as a Criterion of Ontogenesis Optimality. Fiziologiya cheloveka [Human Physiology], 2010, vol. 36, no 1, pp. 67-73. (in Russian)
2. Garkavi L.H., Kvakina E.B., Ukolova M.A. Adaptacionnye reakcii i rezistentnost' organizma [Adaptation reactions and resistance of the organism]. Rostov-n/Donu: Rostov University, 1990, 223 p. (in Russian)
3. Ivanova S.M., Labetskaya Yu.V., Labetskaya O.I. Metabolism and structural aspects of cellular homeostasis in long-term isolation. Aviakosmos i ehkologicheskaya medicina [Aerospace and Environmental Medicine], 1997, no 5, pp. 39-45. (in Russian)
4. Menshikov V.V. Laboratornye metody issledovaniya v klinike: spravochnik [Laboratory methods in the clinic]. Moscow: Medicine, 1987, 368 p. (in Russian)
5. Mikhaylenko A.A., Fedotova T.A. The Role of correlation linkages in the assessment of the functional capacity of the immune system. Immunologiya [Immunology], 2000, no 2, pp. 59-61. (in Russian)
6. Pogodina S.V., Aleksanyants G.D. Adaptive changes of glucocorticoid activity in the body of highly qualified athletes of different age and sex groups / S.V. Pogodina. Teoriya ipraktika fizicheskoj kul'tury [Theory and Practice of Physical Culture], no 9, 2016, pp. 49-52. (In Russian)
7. Pogodina S.V., Pogrebnoy A.I., Yuferev V.S., Shestakov M.M. Funkcional'nye parametry adaptacionnyh sistem u plovcov raznogo vozrasta [V. Functional parameters of adaptation systems in swimmers of different ages]. Krasnodar: KGUFKST, 2018, 177 p. (in Russian)
8. Popovich A.P. Forcing The Training of Young Athletes - a Contradiction Between Necessity and Reality. Aktual'nye napravleniya nauchnyh issledovanij XXI veka: teoriya i praktika [Actual Directions of Scientific Research of the XXI Century: Theory and Practice], 2015, vol. 3, no 1 (12), pp. 269-278. (in Russian)
9. Razinkin S.M., Samoilov A.S., Fomkin P.A. [et al.] Methodological approach to the assessment of functional reserves of cyclical sports athletes. Sportivnaya medicina [Sports Medicine], 2016, no 1 (22), pp. 26-34. (in Russian)
10. Cockcroft E.J.,Williams C.A., Tomlinson O.W. High intensity interval exercise is an effective alternative to moderate intensity exercise for improving glucose tolerance and insulin sensitivity in adolescent boys. Journal of Science and Medicine in Sport, 2015, vol. 18, no 6, pp. 720-724.
Поступила / Received 05.04.2019 Принята в печать / Accepted 27.05.2019
