CC BY
48
УДК 613.731:613.735
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ХРОНОТРОПНЫХ РЕЗЕРВОВ АДАПТАЦИИ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ
А.Л. Похачевский1, М.М. Лапкин2, С.В. Булатецкий3, А.В. Платонов4, Ю.М. Рекша1, Ф.Р. Гаджимурадов1; С.П. Бодько1
1 Научно-исследовательская лаборатория диагностических и оздоровительных технологий ФКОУВО Академия права и управления Федеральной службы исполнения наказаний
г. Рязань, Россия
2ФГБОУВО «Рязанский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» г. Рязань, Россия
ЪФГКОУВО Рязанский филиал Московского университета МВД России имени В.Я. Кикотя г. Рязань, Россия
4ФГБОУВО «Вологодский государственный университет», Россия
Аннотация. С целью изучения распределения разностей последовательных RR-интервалов (Ras) кардиоритмо-граммы (КРГ) нагрузочного тестирования и их связи с переносимостью физической нагрузки (ФН) обследованы
2 группы практически здоровых старших школьников и студентов: первая (36 чел.) — действующие спортсмены 1-го спортивного разряда циклических видов спорта; вторая (32 чел.) — не имеющие отношения к систематическим физическим нагрузкам. Проведено максимальное велоэргометрическое тестирование, результаты которого: Ras и максимальная производительность работы левого желудочка (ПРЛЖ), определенная по формуле: (W / ЧСС) х 100, где ЧСС — частота сердечных сокращений на пике нагрузки, W — максимальная нагрузка в Ваттах, подвергнуты сравнительному (Mann-Whitney) и корреляционному (Spearman) анализу. Установлено, что распределение разностей кардиоинтервалов (КИ) на ранних этапах адаптации к ФН имеет особенности предопределяющие ее максимальную переносимость. Характерные черты взаимосвязи максимума переносимости ФН обусловливаются, во-первых, наличием центрального диапазона КИ (обратная связь с переносимостью ФН) лимитирующего нагрузочную толерантность и двух периферических диапазонов (влево и вправо) от центрального, КИ которых являются реализующими максимум переносимости (прямая связь с ПРЛЖ). При этом центральный диапазон значений сужается от 1 к 3 минуте нагрузки, а периферические — расширяются.
Ключевые слова: лабильность, критерии, маркеры сердечного ритма, нагрузочная толерантность, кардиорит-мограмма, максимальное нагрузочное тестирование.
Максимальная физическая работоспособность являются важным предметом изучения в спорте, так как во многом от ее достижения зависит результат, показанный на соревнованиях. Необходимость изучения данного качества с целью прогноза выживаемости и как объективного критерия здоровья умножает актуальность его исследования [5]. Поиск оптимума переносимости физической нагрузки (ФН), а также наилучшего ее усвоения организмом с целью формирования тренированности, профилактики перегрузочно-перетренировочных
последствий не теряет актуальности с учетом современной интенсификации тренировочных нагрузок [3].
Изучение переносимости максимальной ФН позволяет выявить ее ранние маркеры и в дальнейшем осуществить вероятностный прогноз. Необходимость их определения продиктована нецелесообразностью, а иногда невозможностью достижения максимума работоспособности в связи с обстоятельствами тренировочного процесса или состояния здоровья.
Цель работы: изучить распределение разностей последовательных RR-интервалов (Ras) кар-диоритмограммы (КРГ) 1—3 минут нагрузочного тестирования и их связь с переносимостью ФН с тем, чтобы выявить закономерности ее формирования.
Материалы и методы. Обследованы 2 группы практически здоровых школьников старшей возрастной группы и студенческой молодежи до 23 лет. Первая группа (36 человек) — действующие спортсмены 1 спортивного разряда и кандидаты в мастера спорта легкая атлетика (средние дистанции) 22 человека, лыжные гонки 14 человек. Вторая группа: 32 человека, не имеющие отношения к систематическим физическим нагрузкам, занимающиеся физической культурой 2—3 раза в неделю по плану учебного заведения.
Максимальное велоэргометрическое тестирование осуществлялось по индивидуальному протоколу. Мощность W1 (Ватт) первой ступени длительностью три минуты рассчитывали исходя из величины должного основного обмена (ДОО) в килокалориях по формуле W1 (Вт) = ДОО х 0,1 (ДОО определяется по таблице Гарриса-Бенедик-та) [1]. В дальнейшем нагрузка ступенчато возрастала каждую минуту на 30 Вт до индивидуального максимума — снижения скорости педалирования ниже 30 оборотов в минуту, определяющего конец нагрузки и начало восстановительного периода длительностью 7 минут. Нагрузочные пробы проводили в первой половине дня с 8 до 12 часов на ве-лоэргометре e-Bike Ergometer. В течение всего времени тестирования посредством кардиоанализа-тора «ПолиСпектр-12» (Нейрософт) записывали оцифрованную электрокардиограмму (ЭКГ), из которой в дальнейшем выделяли последовательный ряд RR-интервалов — КРГ. Разность длительностей последовательных RR-интервалов, их распределение (Ras) с шагом в 1 мс (диапазон от -50
до 50), а также показатель переносимости ФН — производительность работы левого желудочка (ПРЛЖ), вычисляемый по формуле: (W / ЧСС) х х 100, где ЧСС — максимальная частота сердечных сокращений на пике нагрузки, W — максимальная нагрузка в ваттах, определялись с использованием Microsoft Excel. Результаты исследования обрабатывали с помощью статистического пакета Statistica 6.0. Поскольку Ras полученных значений отличалось от нормального для статистической обработки использовали непараметрические методы: Mann-Whitney и Spearmen.
Результаты и обсуждение. Для изучения ранних маркеров переносимости ФН были предложены различные критерии изменчивости сердечного ритма (СР). В частности изучены показатели pNN(%) 5, 10 и 15 мс [4]. Известно, что настоящий маркер зависит от ЧСС и у новорожденных клиническое значение имеет pNN(%)15, а в состоянии относительного физиологического покоя определяется рМК(%)50 [2]. Однако настоящие показатели, являясь эмпирическими, имеют клиническую интерпретацию, но не подвергались научному обоснованию. С целью изучения закономерностей изменчивости СР и определения ранних маркеров переносимости ФН нами изучено распределение разностей (Ras) последовательных КИ на первых (1, 2, 3) минутах нагрузочного тестирования (рис.).
В сравниваемых группах Ras, каждой из трех минут имело визуально симметричную колоколо-образную форму с заостренной, раздвоенной вершиной и пилообразным контуром. Причем значения изменчивости основания Ras всегда преобладали в 1, а центрального диапазона с вершиной — во 2 группе.
Закономерности связи ПРЛЖ и Ras в сравниваемых группах имеют существенные особенности (табл.).
На 1 минуте нагрузки На 2 минуте нагрузки На 3 минуте нагрузки
Рис. 1. Ras в группах неспортивной (верхний пик) и спортивной (нижний пик) молодежи
на 1—3 минутах нагрузки
Похачевский А.Л. и др. Закономерности формирования хронотропных резервов адаптации...
----—-
Таблица
Корреляционная связь центрального диапазона Ras и ПРЛЖ
Ras -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7
Мин Неспортивная молодежь (Группа 2)
1 0,7 0,1 0,5 -0,2 0,2 0,7 -0,1 -0,6 -0,2 0,4 -0,7 -0,4 -0,5 0,1 -0,2
2 0,6 0,6 -0,1 -0,7 0,4 -0,7 -0,6 -0,4 0,4 -0,5 0,1 -0,1 -0,4 0,3 0,2
3 0,2 0,1 0,2 0,3 -0,7 0,7 -0,4 -0,4 -0,4 -0,7 0,1 0,7 0,5 0,1 -0,1
Мин Спортсмены (Группа 1)
1 0,3 0,8 -0,3 -0,9 0,1 -0,5 -0,4 -0,8 -0,8 0,0 -0,6 -0,5 -0,1 -0,4 -0,2
2 0,4 0,3 0,5 -0,9 -0,7 -0,5 -0,3 -0,1 -0,7 -0,4 -0,6 -0,3 0,1 -0,6 -0,1
3 0,3 0,5 0,8 -0,2 -0,8 -0,1 -0,7 -0,5 -0,6 -0,1 -0,4 -0,1 0,3 0,5 0,1
В группе неспортивной молодежи на первой минуте: широкий несимметричный (относительно ОУ) диапазон (от -2 до 9 мс) преимущественно отрицательных значений связи (максимум 3, 8 мс (0,7)) с инверсией по периферии и появлением существенных положительных значений влево от -2 (максимум -10, -12 мс (0,73)) и вправо от 9 мс (максимум 13 мс (0,9)), с дальнейшим падением интенсивности. На второй минуте: центральный диапазон (от -4 до 5 мс) отрицательных значений связи различного уровня (максимумы -4, -6 мс (-0,67)) и положительная инверсия по периферии в узких диапазонах: от -6 до -10 мс (максимум -10 мс (0,8)) и от 6 до 8 мс (максимум 8 (0,8)). На третьей минуте: от -3 до 2 мс узкий коридор нестабильных преимущественно отрицательных значений связи (максимумы -3, 2 мс (-0,67)), с положительной инверсией по периферии в диапазоне от -4 до -8 мс (не достигающей существенности) и статистически существенной — от 4 до 5 мс (максимум 4 мс (0,67)).
Таким образом, в группе неспортивной молодежи на первой минуте выявлен широкий диапазон лабильных преимущественно отрицательных связей с переносимостью ФН. В свою очередь, периферические отрезки положительных взаимовлияний чрезвычайно узки исчерпываясь 2, 3 симметричными значениями на уровне 11—13 мс. Вторая минута характеризуется большей сбалансированностью, что проявляется сужением и централизацией диапазона отрицательных значений, однако уровень связи его лидеров не достигает 0,7. Периферические диапазоны положительных значений хоть и расширяется относительно 1 мин, но все равно достаточно узки. На 3 минуте сужается как центральный диапазон отрицательных значений, так и периферические.
Таким образом, в целом от 1 к 3 мин сужается общий диапазон существенных значений связи.
При этом коридор центральных отрицательных влияний имеет ту же динамику. Периферические положительные отрезки взаимосвязей незначительно расширяются ко 2й и фактически исчезают к 3 минуте.
Настоящая динамика, по-видимому, является проявлением адаптационной недостаточности организма, когда регуляция осуществляется преимущественно за счет одного из возможных механизмов, в данном случае, посредством снижения лимитирующих работоспособность значений изменчивости КИ, тогда как влияние «реализующих» маркеров фактически отсутствует или минимально.
В группе спортсменов на первой минуте: от -5 до 8 мс широкий коридор отрицательных значений связи (максимумы -4 мс (-0,9); 0 (-0,77), 1 мс (-0,77)) с инверсией — сменой знака по периферии — влево от -6 до -13 мс (максимум -9 мс (0,94)) и вправо от 11 до 15 мс (максимум 11 мс (0,93)), с последующим (влево от -14 и вправо от 15) снижением интенсивности связи и утратой существенности.
На второй минуте сужение центрального коридора отрицательных значений связи от -4 до 6 мс (максимум -4 мс (-0,89)) с дальнейшей инверсией по периферии и достижением положительных максимумов в диапазонах: от -5 до -11 мс (максимум -8 мс (0,84)) и от 8 до 16 мс (максимум 15 мс (0,65)) с последующим (влево и вправо) снижением интенсивности взаимосвязи.
На третьей минуте дальнейшее сужение диапазона отрицательных связей от -3 до 3 мс (максимумом -3 мс (-0,77)) с периферической инверсией, достижением существенности и расширением диапазонов влево и вправо на отрезке от -5 до -19 мс (максимум -5 мс (0,77); -11, -13, -19 мс (0,7)); от 6 до 24 мс (максимум 10 мс (0.71), 24 мс (0.65)), с последующим постепенным (влево от -19 и вправо от 24 мс) снижением интенсивности и утратой существенности изучаемых связей.
Таким образом, в группе спортсменов в динамике переносимости ФН от 1 к 3 минуте происходит сужение центрального коридора отрицательных значений связи и расширение периферического диапазона положительных влияний.
При этом на первой минуте чрезвычайно широкий диапазон отрицательных значений свидетельствует, что изменчивость КИ в широком диапазоне (от -5 до 8 мс) является весьма существенным критерием лимитирующим достижение высокого уровня физической работоспособности. Ширина настоящего коридора, высокий уровень взаимосвязи, узость альтернативных — симметричных положительных значений, вероятно, обусловливают возможность использования реперных особенностей изменчивости СР первой минуты преимущественно для определения критериев лимитирующих ФР. Расширяющийся коридор положительных значений связи на второй и его максимальное значение на 3 минуте, с учетом достаточно высокого уровня взаимосвязи, вероятно, предопределяют использование настоящих маркеров как ра-ботоспособность-реализующих критериев.
Выводы
Изменчивость СР на ранних этапах адаптации к ФН имеет характерные особенности, предопределяющие ее максимальную переносимость.
Характерные черты взаимосвязи максимума переносимости ФН обусловливаются, во-первых, наличием (центрального) диапазона КИ лимитирующего нагрузочную толерантность и 2 периферических диапазонов (влево и вправо от централь-
ного), КИ которых являются реализующими максимум переносимости ФН. При этом высокий уровень аэробно-анаэробной выносливости в динамике 1—3 минут нагрузки характеризуется выраженным сужением центральных и расширением периферических диапазонов.
Регуляция при низком уровне смешанной выносливости осуществляется исключительно за счет сужения центрального диапазона «лимитирующих» работоспособность значений изменчивости КИ. Минимум влияния «реализующих» маркеров обусловливается их фактическим отсутствием, связанным с депрессией изменчивости СР в целом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Михайлов В.М. Нагрузочное тестирование под контролем ЭКГ: велоэргометрия, тредмилл-тест, степ-тест, ходьба. Иваново, 2008.
2. Михайлов В.М., Харламова Н.В., Беликова М.Э. Показатель вариабельности сердечного ритма pNNx у новорожденных // Функциональная диагностика. 2006. № 1. С. 19—22.
3. Павлов С.Е., Павлова Т.Н. Технология подготовки спортсменов. Щелково, 2011.
4. Похачевский А.Л., Петров А.Б. Динамика изменчивости кардиоритмограммы при нагрузочном тестировании // Спортивная медицина: наука и практика. 2015. № 4. С. 41—45.
5. Myers J., Prakash M., Froelicher V., Do D., Partington S., Atwood JE. Exercise capacity and mortality among men referred for exercise testing // N Engl J Med. 2002. Vol. 346. P. 793—801
ACCUMULATION OF CHRONOTROPIC RESERVES AT ADAPTATION TO PHYSICAL EXERCISES
A.L. Pokhachevskiy1, M.M. Lapkin2, S. V. Bulatetskiy3, A. V. Platonov4, Y.M. Reksha1, F.R. Gadzhimuradov1, S.P. Bodko1
1 The Academy of the FPS ofRussia Ryazan, Russia
2Ryazan State Medical University Ryazan, Russia
3Ryazan Branch of the Kikot Moscow University of the Ministry of Internal Affairs of Russia Ryazan, Russia
4 Vologda State University, yazan, Russia.
Annotation. Goal: to study distribution of differences in successive RR intervals (Ras) of the cardiac rhythmgram for the 1—3 minutes of load testing and their relation to the PE tolerance to reveal laws of its elaboration. Materials and methods. We examined a mixed population (68 persons) of apparently healthy high-school children and students, 36 of them are current champions and 32 do nothing with a systematic physical loads. We performed maximal ergometry testing, results
Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК
~ 108 ~
noxaneecKuü A.M. u dp. 3aKOHOMepHOCTH ^opMHpoBaHHH xpoHOTponHwx pe3epBOB аgапгацнн..
—--
of which: Ras and maximal performance of the left ventricle (PLV), calculated according to the formula: (W / HR) x 100, where HR is the heart rate at the peak of loading, and W is the maximal load in Watts, are analyzed using comparative (Mann-Whitney) and correlation (Spearman) methods. Results. Distribution of differences of cardio intervals (CI) at early stages of adaptation to PE has its defining characteristics that determine its maximal tolerance. Characteristic features of interrelation of the PE tolerance maximum are determined, firstly, by the presence of the central range of CIs (inverse relationship with PE tolerance) limiting the loading tolerance, and two peripheral ranges (to the left and to the right) from the central one, CIs of which realize the maximum of the tolerance (direct relation to the tolerance). At that, the central range of values is narrowed from the 1 to the 3 minute of loading, and peripheral ones are widened.
Key words: heart beat lability, criteria, markers; loading tolerance, cardiac rhythmgram; maximal load test.
REFERENCE
1. Mikhailov V.M. Stress testing under the supervision of ECG: cycle ergometer test, treadmill test, step test, walking. Ivanovo, 2008 (in Russian)
2. Mikhailov V.M., Harlamova N.V., Belikova M.Je. Component of heart rate variability pNNx in newborns. Functional diagnostics, 2006, no. 1, pp. 19—22 (in Russian)
3. Pavlov S.E., Pavlova T.N. Technology training athletes. Schyolkovo, 2011 (in Russian)
4. Pokhachevskiy А.L., Petrov А.B. Dynamics of cardiac rhythmgram variation (pNNx) during load test. Research and practical journal "Sports Medicine: Research and Practice ", 2015, no. 4, pp. 41—45 (in Russian)
5. Myers J., Prakash M., Froelicher V., Do D., Partington S., Atwood JE. Exercise capacity and mortality among men referred for exercise testing. N Engl J Med, 2002, vol. 346, pp. 793—801 (in English).
