CC BY
156
ВЛИЯНИЕ ПОЛОВОГО СОЗРЕВАНИЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ БИОЭНЕРГЕТИКИ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ МАЛЬЧИКОВ ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА
Р.В. Тамбовцева1 РГУФКСМиТ
ФГБНУ «Институт возрастной физиологии Российской академии образования», Москва
Данное научное исследование проводилось на мальчиках в возрасте от 7 до 17 лет. Использовались антропометрические, эргометрические и газометрические методы исследования. Было показано, что развитие важнейших показателей аэробного и анаэробного механизмов энергообеспечения напрямую зависит от стадий полового созревания. Обнаружено, что уже до начала пубертатного периода формируются аэробные механизмы, а в процессе полового созревания разворачиваются анаэробные механизмы, достигая дефинитивного развития на завершающих этапах полового созревания. В интервале от 7 до 17 лет выявляются шесть возрастных этапов, отражающих качественные перестройки энергетики мышечной деятельности.
Ключевые слова: половое созревание, аэробный и анаэробный процессы, развитие, ротовые процессы, онтогенез, энергетика мышечной деятельности.
Influence of puberty on the development of muscular bioenergetics in boys of school age. This scientific research was conducted on boys aged 7-17 years old. An-thropometrical, ergometric and gas-metric methods were used. It is found that the development of major indexes of aerobic and anaerobic mechanisms of power supply directly depends on puberty stages. It is revealed that aerobic mechanisms develop even before the puberty starts. And during puberty, anaerobic mechanisms take place, reaching certain development at the final stages of puberty. Between 7 and 17 years old there can be distinguished six age stages, reflecting qualitative changes in muscle energy supply.
Keywords: puberty, aerobic and anaerobic processes, development, oral processes, ontogenesis, muscle energy supply.
Проблема возрастных преобразований энергетического и вегетативного обеспечения мышечной деятельности изучается физиологами уже более 80 лет, начиная с работ S. Robinson [9], который впервые исследовал возрастную динамику максимального потребления кислорода. Многочисленные данные по возрастной физиологии и биохимии свидетельствуют о неравномерном развитии не только всех энергетических источников, но и механизмов, обеспечивающих энергоснабжение живых организмов [1; 2; 3; 4; 5; 6; 10; 11]. Однако на любом этапе изучения этой важной проблемы, всегда возникают определенные вопросы, касающиеся динамики метаболических состояний в каждом конкретном периоде онтогенетического развития.
Контакты:1 Тамбовцева Р.В. - E-mail: <[email protected]>
Целью настоящего исследования явилось изучение влияния половых процессов на динамику метаболических состояний детей и подростков.
ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Данное исследование было проведено на базе школ г. Москвы. В эксперименте приняли участие мальчики в возрасте от 7 до 17 лет в количестве 188 человек. Все испытуемые на момент обследования по заключению врачей были здоровы. Были использованы антропометрические [8], эргометрические и газометрические методы исследования [3; 4]. Половое созревание определяли по методу Таннера [7]. Статистическая обработка результатов исследования была проведена с помощью компьютерной программы EXCEL.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Оценка полученных параметров показали, что половое созревание напрямую влияет на динамику ростовых процессов и биоэнергетику мышечной деятельности. В таблице 1 показано, что наибольшие приросты массы тела отмечаются при переходе от 2-й стадии к 3-й и от 4-й к 5-й. Такие особенности распределения ростовых процессов по стадиям оказывают существенное влияние на динамику созревания энергетических и вегетативных систем обеспечения мышечной деятельности.
Достоверный прирост физической работоспособности по тесту PWC170 наблюдается при переходе с 3-й на 4 стадию полового созревания. При этом, однако, не отмечено достоверных изменений в величинах W^. и МПК. Мощность анаэробного вентиляторного порога (АВП) несколько возрастает на 3 стадии, оставаясь на остальных стадиях на одном уровне. Однако по потреблению кислорода на уровне АВП, выраженному в процентах от МПК, различий между подростками на разных стадиях полового созревания нет.
Таким образом, параметры аэробного энергообеспечения мышечной работы мало зависят от уровня полового созревания. В значительно большей степени они увязаны с календарным возрастом подростков. По-видимому, высокий уровень развития аэробных систем энергообеспечения, сложившийся уже к началу полового созревания, обусловливает сравнительно слабую зависимость этих механизмов от тех гормональных перестроек, которые происходят в организме в пубертатный период.
Анализ динамики параметров анаэробного энергообеспечения по стадиям полового созревания показывает, что величина общего кислородного долга (ОКД), как и величина медленной фракции (МФ), наиболее значительно возрастает лишь на 5-й стадии, то есть в самом конце пубертатного периода. Приведенные данные в таблице 1 свидетельствуют о том, что окончательно структура энергетического обеспечения мышечной деятельности формируется лишь на 5-й, завершающей стадии полового созревания.
По величине быстрой фракции ОКД достоверных различий между стадиями полового созревания не выявлено, хотя тенденция к увеличению выражена отчетливо. Структура общего кислородного долга изменяется неоднозначно, показывая
достоверное увеличения быстрой фракции на 3-й стадии полового созревания, которая более всего соответствует возрасту 14 лет.
Полученные нами данные и анализ мировой литературы позволяет сформулировать общую схему развития энергетики скелетных мышц, которая заключается в том, что уже до начала пубертатного периода формируются аэробные механизмы, а в процессе полового созревания разворачиваются анаэробные механизмы, достигая дефинитивного уровня развития на завершающих этапах полового созревания.
При сравнении скоростей роста массы тела и биоэнергетических показателей, было показано, что величина МПК в период от 10 до 12 лет увеличивается медленнее, чем масса тела, сравнительно быстро нарастает от 12 до 14 лет, затем ее прирост равен нулю, а в период от 15 до 17 лет прирост МПК пропорционален увеличению размеров тела. В динамике возрастных изменений PWCl7o заметны существенные отличия от динамики роста МПК. В интервалах: от 10 до 12 лет, от 12 до 14 лет, от 14 до 15 лет и от 15 до 17 лет отмечается неуклонное увеличение РWC170, причем скорость роста показателя всегда выше, чем скорость роста массы тела. По-видимому, это означает, что у детей и подростков, величина PWC170 не является простым отражением уровня аэробной производительности и не может служить мерилом МПК. Однако данный показатель показывает четкую зависимость от уровня двигательной подготовленности и ряда других факторов.
Динамика возрастных изменений анаэробного вентиляторного порога, выраженной в абсолютных единицах мощности (Вт), показывает, что в период от 10 до 12 лет данный показатель растет пропорционально массе тела. В возрасте от 12 до 14 лет АБП несколько обгоняет массу тела по скорости увеличения, однако затем снижается в 5 раз быстрее, чем в период 14-15 лет. Такая резкая перестройка динамики изменений показателя отражает, по-видимому, целый комплекс изменений в организме подростков, происходящих как на тканевом уровне, так и на уровне регуляторных систем. На заключительном этапе полового созревания к 17 годам анаэробный вентиляторный порог продолжает снижаться, но значительно медленнее.
Критическая мощность, при которой достигается МПК, наиболее интенсивно увеличивается в период от 14 до 15 лет, то есть уже после пубертатного скачка роста, более чем в 6 раз опережая по скорости роста в это время прирост массы тела. Это не совпадает с периодом наибольшего прироста МПК, что означает качественное изменение энергообеспечения работы в зоне критической мощности в данном возрастном диапазоне. Это же подтверждается данными по величине ОКД: именно в период от 14 до 15 лет ОКД растет почти в 9 раз интенсивней, чем масса тела. Такой прирост ОКД обусловлен резкой активацией тканевых гликоли-тических механизмов. Это приводит к тому, что в период от 14 до 15 лет именно медленная фракция общего кислородного долга растет в 20 раз быстрее массы тела. Для понимания этого факта нужно учесть значительную перестройку мор-фофункциональных свойств скелетных мышц [4,6]. Как показали исследования, проведенные на тканевом уровне, к концу пубертатного периода происходит значительное увеличение доли анаэробно-гликолитических волокон в мышцах конечностей [2]. На этот же период приходится резкое повышение активности и
изменение изоферментного спектра лактатдегидрогеназы в сторону преобладания форм, обеспечивающих гликолиз в анаэробных условиях [1].
Прирост быстрой фракции общего кислородного долга в период от 14 до 15 лет пропорционален увеличению массы тела, а наиболее существенный прирост этого показателя, характеризующего возможности фосфагенного анаэробного источника энергии, наблюдается на завершающих этапах полового созревания в период от 15 до 17 лет. Таким образом, все три энергетического источника развиваются гетерохронно, и для каждого из них характерен свой «критический период» в развитии. В период от 7 до 10 лет значительно увеличивается мощность аэробного источника, тогда как мощность анаэробных механизмов меняется сравнительно мало. После 10 лет и вплоть до юношеского возраста, напротив, мощность аэробного источника не меняется, тогда, как мощность анаэробных энергетических механизмов неуклонно возрастает.
Таким образом, оценка полученных данных позволяет выявить несколько этапов развития энергетики мышечной деятельности мальчиков школьного возраста. По динамике мощности энергетических систем в скелетных мышцах мальчиков школьного возраста, четко выделяются два периода: детский, для которого характерно увеличение только аэробной мощности, и подростково-юношеский, в котором расширение диапазона доступных нагрузок происходит только за счет увеличения анаэробной мощности. При этом, емкость энергетических систем увеличивается на протяжении рассматриваемого периода онтогенеза как в аэробной, так и в анаэробной частях функционального диапазона скелетных мышц. Этот процесс также протекает гетерохронно.
ВЫВОДЫ
1. 1 этап - возраст от 7 до 9 лет - период поступательного развития всех механизмов энергетического обеспечения с преимуществом аэробных систем.
2. 2 этап - возраст 9-10 лет - период «расцвета» аэробных возможностей. Роль анаэробных механизмов незначительна.
3. 3 этап - период от 10 до 12-13 лет - отсутствие приростов аэробных возможностей. Умеренный прирост анаэробных возможностей. Развитие фосфаген-ного и анаэробно-гликолитического механизмов протекает синхронно.
4. 4 этап - возраст от 13 до 14 лет - существенный прирост аэробных возможностей. Торможение прироста анаэробно-гликолитического механизма энергообеспечения. Фосфагенный механизм развивается пропорционально увеличению массы тела.
5. 5 этап - возраст 14-15 лет - прекращение роста аэробных возможностей, резкое увеличение емкости анаэробно-гликолитического процесса. Развитие фос-фагенного механизма по-прежнему растет пропорционально увеличению массы тела.
6. 6 этап - период от 15 до 17 лет - аэробные возможности растут пропорционально массе тела. Продолжают быстро нарастать анаэробно-гликолитические возможности. Значительно ускоряется развитие механизмов фосфагенной продукции. Завершается формирование дефинитивной структуры энергообеспечения мышечной деятельности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Демин В.И. становление тканевых механизмов энергетического обеспечения скелетных мышц: Автореф. дисс. ... к.б.н. - М.: Институт возрастной физиологии АПН СССР, 1987. - 25 с.
2. Корниенко И.А., Сонькин В.Д., Тамбовцева Р.В. Возрастное развитие энергетики мышечной деятельности. Сообщение 3. Эндогенные и экзогенные факторы, влияющие на развитие энергетики скелетных мышц // Физиология человека. -2007. - Т. 33, № 6. - С. 94-99.
3. Сонькин В.Д. Физическая работоспособность и энергообеспечение мышечной функции в постнатальном онтогенезе // Физиология человека. - 2007. - Т. 33, № 3. - С. 1-19.
4. Сонькин В.Д., Тамбовцева Р.В. Развитие мышечной энергетики и работоспособности в онтогенезе. - М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2011. - 368 с.
5. Тамбовцева Р.В. Физиологические основы развития двигательных качеств // Новые исследования. - 2011. - № 1. - С. 5-15.
6. Тамбовцева Р.В. Общие и частные закономерности возрастного развития энергообеспечения мышечной деятельности // Новые исследования. - 2011. - № 2. - С. 73-83.
7. Таннер Д. Рост и конституция человека // Биология человека. - М., 1979. -С. 399-471.
8. Хит Б.Х., Картер Д.Л. Современные методы соматотипологии // Вопросы антропологии: Ч.1. - 1968. - С. 20-40.
9. Robinson S. Experimental studies of physical fitness in relation to age // Ar-beitsphysiol. - 1938. - 10. - № 3. - P. 251-323.
10. Sonkin V.D., Gutnik B.J., Tambovseva R.V. and Nash D. Ergometric Investigation of Work Capacity Ontogeny: Influence of Exogenic and Endogenic Factors // Advances in Medicine and Biology. - 2010. - V. 1. - P. 129-165.
11. Sonkin V., Tambovtseva R. Energy metabolism in children and adolescent // Energetics. - Chorvatia, 2011.
