Взаимосвязь сердечно-сосудистой и дыхательной систем как инновационный способ оценки функциональных возможностей организма спортсменов

Ванюшин Ю.С., Миннибаев Э.Ш.

Изучены показатели сердечно-сосудистой и дыхательной систем и их функциональная взаимосвязь у спортсменов разного возраста при велоэргометрической нагрузке повышающейся мощности. Показано, что динамика кардиореспираторных показателей разная, зависящая от возраста спортсменов и задаваемой нагрузки. Для оценки функциональных возможностей организма спортсменов рекомендуется использовать коэффициент комплексного обеспечения организма кислородом, позволяющий судить о компенсаторных и адаптивных реакциях организма при выполнении нагрузки повышающейся мощности.

В адаптации организма к физическим нагрузкам принимают участия различные системы, которые, по мнению Н. Д. Граев- ской с соавт., “на основе интимных механизмов образуют взаимосвязь систем и органов для достижения конкретной цели в данном виде деятельности”. Особое значение при этом имеет адаптация тех систем и функций, которые считаются ведущими в избранном виде спорта, объединенных характером двигательной деятельности. Так, во многих видах спорта, где развивается выносливость, на первое место выходит система по обеспечению организма кислородом. И.П.Павлов неоднократно подчеркивал, что наука движется толчками в зависимости от успехов делаемых методикой, и что каждая новая оригинальная методика открывает широкие возможности для исследователей. В последние годы важное значение приобретают исследования, которые базируются на принципе комплексной диагностики целостного организма, т. к. ни одна отдельно взятая физиологическая система и функция не является определяющей. В связи с этим некоторыми авторами предлагается “введение интегрального показателя эффективности всей взаимодействующей совокупности эффектов” [6]. Как показали результаты наших исследований и литературные данные (С.Н. Кучкин,1986; Ю.С. Ванюшин, Ф.Г. Ситди- ков, 2003), имеются различные механизмы, обеспечивающие в достаточной степени организм кислородом при мышечной деятельности и зависящие от возраста спортсменов [2]. К наиболее совершенным можно отнести механизмы, связанные с увеличением показателей минутный объем кровообращения (МОК) и коэффициент использования кислорода (КИО2), которые по результатам наших исследований характерны для групп юношей и взрослых спортсменов, а для групп подростков и спортсменов в возрасте 36-60 лет - с повышением величин МОД.

С точки зрения теории функциональных систем (П.К.Анохин, 1980; К.В.Судаков, 1987; 1997) при мышечной деятельности происходит активное взаимо- содействие вегетативных функций конечному результату. В качестве полезного приспособительного результата в наших исследованиях выступает обеспечение организма кислородом. Для того, чтобы судить об эффективности кислородного обеспечения, основанном на принципе комплексного подхода, необходимо введение показателя, учитывающего реакцию сердечно-сосудистой и дыхательной систем, положительные сдвиги которых формируются в процессе спортивной тренировки. Можно предположить, что это происходит благодаря системе моторновисцеральных рефлексов. Сердечнососудистая система, как правило, выступает в роли лимитирующего звена в цепи транспорта кислорода к работающим мышцам, а дыхательная - в некоторых случаях может ее компенсировать. Это происходит в результате более низкой “пропускной способности” сердца, т.к. во время нагрузок субмакси- мальной и большой мощности МОК возрастает в 4-5 раз, а объем воздуха, перекачиваемый через легкие, в 15-20 раз. Поэтому за критерий оценки взаимодействия этих систем можно рекомендовать их кислород- транспортную эффективность, которая будет постепенно повышаться в связи с ростом мощности нагрузки динамического характера и может быть оценена как результат взаимодействия центральной гемодинамики, внешнего дыхания и газообмена. С этой целью нами был предложен коэффициент оценки кардиореспираторной системы на физическую нагрузку и представляющий собой отношение показателей сердечнососудистой и дыхательной систем. Данный коэффициент с увеличением мощности работы снижался и наиболее значительно в группах подростков и спортсменов 36-60 лет, что свидетельствует о ведущей роли у них дыхания в обеспечении организма кислородом. Это совпадает с мнением С.Н.Кучкина (1986), который пришел к выводу, что на начальном этапе учебнотренировочного процесса работоспособность в основном обеспечивается за счет аппарата внешнего дыхания. Но вентиляционные возможности выше в других группах испытуемых. Однако удовлетворение кислородного запроса у них происходит за счет показателей сердечно-сосудистой системы. А тот путь, по которому снабжается кислородом организм подростков и спортсменов 36-60 лет, считается малоэффективным, т.к. большая часть кислорода, доставляемая в организм, идет на удовлетворение энергетических потребностей мышц дыхательной системы.

Между группами подростков, спортсменов 36-60 лет и остальными группами испытуемых достоверные различия в отношении коэффициента комплексной оценки кардиореспираторной системы наиболее четко проявились с первой ступени нагрузки (табл. 1). Следовательно, даже небольшие по мощности нагрузки могут выявить по предлагаемому показателю различия между возрастными группами.

Включение механизмов адаптации к физическим нагрузкам происходит не одновременно, отражая сложную систему регуляции и взаимокомпенсации функций [3]. Это можно видеть на примере нагрузок повышающейся мощности. При нагрузке мощностью в 50 Вт во всех группах спортсменов доминирующее значение приобретает сердечно-сосудистая система. В этом случае помимо вполне естественной хронотропной реакции наблюдается увеличение насосной функции сердца. Нами было отмечено, что сердечный выброс в равной степени обеспечивался как за счет частоты сердечных сокращений (ЧСС), так и ударный объем крови (УОК) (табл. 2). В дальнейшем при повышении мощности нагрузки в группе подростков рост сердечного выброса в большей степени, чем в других группах происходил благодаря увеличению частоты сердцебиений, что является малоэффективным механизмом поддержания МОК на должном уровне, т.к. известно, что предельная хроно- тропная реакция сердца биологически детерминирована функциональными возможностями синусового узла [4]. Поэтому сердечный выброс в группе подростков даже при нагрузке мощностью в 200 Вт не превышал 12.90±0.87 л/мин, что на последних ступенях нагрузки компенсировалось за счет показателей легочной вентиляции и величин артерио-венозной разницы по кислороду (АВРО2). В других группах МОК обеспечивался как за счет ЧСС, так и ударного выброса. Однако и в этих группах роль часто - ты сердцебиений в процентном отношении больше, чем ударного выброса (табл. 2). Но при этом хронотропная реакция сердца не достигает своих предельных значений, т. е. сохраняется функциональный резерв, который может быть использован для улучшения спортивных результатов и повышения физической работоспособности.

При дальнейшем повышении мощности нагрузки в группах подростков и спортсменов 36-60 лет возрастает значение дыхательного компонента кардиореспираторной системы, т.е. аппарат внешнего дыхания приобретает значение ведущего фактора в обеспечении организма подростков кислородом. При этом компенсируется насосная функция сердца, т.к. не наблюдается рост величины УОК. Следовательно, компенсация производительности сердца в группе подростков и спортсменов 36-60 лет происходит по “дыхательному “ типу.

Таким образом, нами осуществлен количественный анализ параметров сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Он свидетельствует, что динамика кардиорес- пираторных показателей разная и поддержание задаваемой нагрузки обеспечивается различным сочетанием взаимодействия систем транспорта и утилизации кислорода, зависящего от возраста спортсменов. Так, в группе подростков и спортсменов 36-60 лет физическая нагрузка обеспечивалась большим напряжением кардиореспираторной системы. Об этом свидетельствовало значительное снижение коэффициента комплексной оценки по обеспечению организма подростков и спортсменов 36-60 лет кислородом. При этом предлагаемый нами коэффициент может быть использован для суждения о компенсаторных и адаптивных реакциях организма спортсменов при выполнении ими физических нагрузок повышающейся мощности.

Т а б л и ц а 1

Коэффициент комплексной оценки обеспечения организма кислородом в группах подростков (1), юношей (2) и взрослых спортсменов (3, 4) при нагрузке повышающейся мощности

Т а б л и ц а 2

Увеличение частоты сердцебиений и ударного объема крови в % по сравнению с исходным уровнем в группах подростков (1), юношей (2) и взрослых спортсменов (3, 4) при нагрузке повышающейся мощности

Список литературы

Анохин П.К. Узловые вопросы теории функциональной системы / П.К. Анохин. - М.: Наука, 1980. - 197 с.

Ванюшин Ю.С. Компенсаторно-адаптационные реакции кардиореспираторной системы при различных видах мышечной деятельности / Ю.С. Ванюшин, Ф.Г. Ситдиков. - Казань, «Таглимат», 2003.- 128 с.

Граевская Н.Д. К вопросу об унификации оценки функционального состояния спортсменов / Н.Д. Граевская, Т.И. Долматова, Г.Е. Калугина и др. // Теория и практика физической культуры. - 1995. - №2. - С.11-15.

Карпман В.Л. Динамика кровообращения у спортсменов / В.Л. Карпман, Б.Г. Любина. - М.: Физкультура и спорт, 1982. - 135 с.

Кучкин С.Н. Резервы дыхательной системы и аэробная производительность организма: Автореф. дисс. ...докт. мед. наук / С.Н. Кучкин. - Казань, 1986. - 48 с.

Судаков К.В. Рефлексы и функциональная система / К.В. Судаков. - Новгород, 1997. - 399 с.