Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности микрогемоциркуляции и транспорта кислорода у спортсменов ациклических видов спорта и возможности их коррекции адаптогенами природного происхождения

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Особенности микрогемоциркуляции и транспорта кислорода у спортсменов ациклических видов спорта и возможности их коррекции адаптогенами природного происхождения"

На правах рукописи

АВЕРЬЯНОВ Михаил Александрович

ОСОБЕННОСТИ МИКРОГЕМОЦИРКУЛЯЦИИ И ТРАНСПОРТА КИСЛОРОДА У СПОРТСМЕНОВ АЦИКЛИЧЕСКИХ ВИДОВ СПОРТА И ВОЗМОЖНОСТИ ИХ КОРРЕКЦИИ АДАПТОГЕНАМИ ПРИРОДНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ~

03.03.01 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

( НА!

Р 2015

005560527

Смоленск 2015

005560527

Работа выполнена на кафедре биологических дисциплин ФГБОУ ВПО «Смоленская государственная академия физической культуры, спорта и туризма»

Научный руководитель: доктор биологических наук, доцент Литвин Федор Борисович

Официальные оппоненты: Сентябрев Николай Николаевич, доктор биологических наук, профессор,

профессор кафедры физиологии ФГБОУ ВПО «Волгоградская государственная академия физической культуры»; Викулов Александр Демьянович, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой теории физической культуры ФГБОУ ВПО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д Ушинского»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Национальный государственный университет физической культуры, спорта и здоровья имени П.Ф.Лесгафта, Санкт-Петербург».

Защита состоится « 26 » марта 2015 г. в 11.30 часов на заседании диссертационного совета ДЗ 11.008.01 в Смоленской государственной академии физической культуры, спорта и туризма по адресу: 214018, г. Смоленск, проспект Гагарина, 23, зал ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Смоленской государственной академии физической культуры, спорта и туризма и на сайте www.sgafkst.ru

Автореферат разослан «_»_2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат педагогических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Система микроциркуляции является ключевым звеном, призванным обеспечивать основную функцию сердечнососудистой системы - транскапиллярный обмен (Козлов В.И. Развитие системы микроциркуляции. М.:РУДН, 2012. 314с.; Johonson Р.С. et.al. Overview of the microcirculation // Handbook of physiology microcirculation. Amsterdam. Tokyo, 2008. P.ll-24; PriesA.R.et.al. Blood flow in microvascular networks // Handbook of physiology microcirculation Amsterdam. Tokyo, 2008.P.3-36).

Успешное построение тренировочной и соревновательной деятельности спортсменов невозможно без учета состояния системы микроциркуляции, которая является единственным звеном по обеспечению клеток рабочих органов пластическим и энергетическим материалом. Адекватность транскапиллярного обмена в первую очередь определяется состоянием капиллярного русла. Оценка функционирования капилляров выполняется по его морфологическим, гемодинамическим и реологическим характеристикам (Федорович А.А. Неинвазивная оценка вазомоторной и метаболической функции микрососудистого эндотелия в коже человека //Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2013. №2(46).С. 15-25).Успешность диффузии и осмоса жидких и газообразных веществ обеспечивается функцией эндотелия (Петрищев Н.Н. Дисфункция эндотелия. Причины, механизмы, фармакологическая коррекция. СПб.: Изд-во СПб ГМУ, 2003. С. 4-38).

Система микроциркуляции является первым звеном, которое вовлекается в патологический процесс при различных экстремальных ситуациях [Козлов В.И. Развитие системы микроциркуляции.314с.).Одной из разновидностей экстремального состояния являются предельные или околопредельные физические нагрузки в большом спорте. Для достижения высоких спортивных результатов ведется постоянный поиск различных средств и методов расширения физиологических резервов организма, повышения адаптационного потенциала, ускоренного восстановления функционального состояния. Традиционно в спорте используются синтетические фармпрепараты различного спектра воздействия. Немалая часть фармпрепаратов отрицательно влияет на работу органов и систем, снижая уровень здоровья и укорачивая спортивное долголетие спортсменов [Сейфулла Р.Д., Орджоникидзе З.Г.,Рожкова Е.А. Свободнорадикальный синдром у спортсменов. М.: Глобус Континенталь, 2011. 159 е.).

В этой связи альтернативными средствами для повышения мобилизационных способностей системы микроциркуляцию по обеспечению обмена веществ и энергии смогут выступать биостимуляторы, актопротекторы и адаптогены природного происхождения. Известность и признание получают биологически активные добавки и продукты

спортивного питания, приготовленные на основе лекарственных трав, продуктов пчеловодства и животноводства.

Вместе с тем, работ, посвященных изучению влияния природных адаптогенов, актопротекторов и биостимуляторов на систему микроциркуляции и транспорт кислорода организма спортсмена, нами практически не обнаружено. Поиск путей оптимизации энергетического и пластического обмена на уровне системы микроциркуляции позволит спортсменам достичь более высоких спортивных результатов при одновременном сохранении спортивного долголетия.

Все изложенное объективизирует и расширяет область исследования в данном направлении.

Цель исследования. Определить особенности микрогемоциркуляции и транспорта кислорода у спортсменов ациклических видов спорта и возможности их коррекции адаптогенами природного происхождения.

Объект исследования. Тканевой кровоток и транспорт кислорода в системе микроциркуляции у спортсменов ациклических видов спорта.

Предмет исследования. Влияние систематических физических нагрузок на микрогемодинамику, механизмы регуляции итранспорт кислорода в системе микроциркуляции спортсменов ациклических видов спорта и способы их коррекции адаптогенами и биостимуляторами природного происхождения.

Гипотеза исследования. Предполагалось, что изученные характеристики состояния микроциркуляции и транспорта кислорода могут служить эффективными критериями оценки функционального состояния организма и позволят персонифицировать и объективизировать объем и мощность физических нагрузок спортсменов, а применение актопротекторов и адаптогенов природного происхождения окажет корригирующее влияние на расширение функциональных возможностей.

Задачи исследования:

1. Провести комплексное изучение с использованием компьютерной капилляроскопии и лазерной допплеровской флоуметрии системы микроциркуляции и транспорта кислорода у спортсменов ациклических видов спорта.

2. Выявить индивидуальные особенности реакции обменного звена системы микроциркуляции на дозированную физическую нагрузку.

3. Определить реактивность капиллярного русла при фармакологическом воздействии на систему микроциркуляции.

4. Выявить у волейболистов особенности реакции системы микроциркуляции на воздействие женьшеня и лимонника китайского.

5. Изучить динамику показателей функционального состояния системы микроциркуляции и транспорта кислорода у дзюдоистов под влиянием апипродукта «Билар».

Научная новизна полученных результатов. Впервые исследована система микрогемоциркуляции у спортсменов ациклических видов спорта:

- показано, что у высококвалифицированных дзюдоистов в ответ на физическую нагрузку максимальной интенсивности, наиболее глубокие изменения затрагивают гемодинамические и реологические характеристики капиллярного русла;

- изучены индивидуальные особенности реакции капиллярного русла высококвалифицированных спортсменов на дозированную физическую нагрузку. Выявлен ряд морфологических, гемодинамических и реологических изменений в системе микроциркуляции - предикторов нарушений в обменном звене;

- выявлены особенности реагирования системы микроциркуляции спортсменов ациклических видов спорта при воздействии адаптогенов природного происхождения;

- впервые показано, что прием лимонника китайского и женьшеня повышает уровень перфузии в системе микроциркуляции, реактивность микрососудов и утилизацию кислорода из крови в ткани у волейболистов;

- выявлено повышенная утилизация кислорода из крови в ткани и его активное участие в окислительно-восстановительных реакциях при трехнедельном приеме апипродукта «Билар» у дзюдоистов;

- новым является физиологически обоснованный комплексный подход с использованием компьютерной капилляроскопии и лазерной допплеровской флоуметрии для оценки функционального состояния системы микроциркуляции.

Теоретическая значимость. Получены новые данные о состоянии системы микроциркуляции у спортсменов ациклических видов спорта, которые в значительной степени предопределяют теоретическую базу для дальнейших научных исследований в области спортивной физиологии. Использование метода компьютерной капилляроскопии при персонифицированном подходе к оценке функционирования капиллярного звена системы микроциркуляции у спортсменов высшего уровня мастерства расширяет возможности по определению физиологических границ адаптивных процессов и позволяет выявить начальные нарушения транскапиллярного обмена. Показано, что в состоянии относительного покоя природные адаптогены способствуют повышению экономичностив работе системы микроциркуляции, тогда как при физических нагрузках расширяют ее функциональные возможности, увеличивая доставку кислорода к рабочим органам.

Практическая значимость. Комплексное применение компьютерной капилляроскопии в совокупности с лазерной допплеровской флоуметрией создает практическую базу для разработки персонифицированных комплексов медико-биологических и психолого-педагогических мероприятий, направленных на оптимизацию спортивной и тренировочной

\

деятельности. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости учета морфологических, гемодинамических и реологических показателей при построении тренировочного процесса и отборе спортсменов для участия в соревнованиях Результаты выполненного исследования углубляют и дополняют представления о биологической ценности природных препаратов. Научно обоснованы показания к использованию адаптогеновдля улучшения поставок кислорода к рабочим клеткам тканей. Изученные адаптогены растительного и животного происхождения могут быть рекомендованы для включения в состав спортивного питания.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Применение современных методов исследования системы микроциркуляции показало, что в результате тренировочных и соревновательных нагрузок в ациклических видах спорта формируются механизмы, направленные на улучшение экономичности в работе, повышение чувствительности сосудов микроциркуляторного русла к физическим нагрузкам и совершенствование механизмов регуляции тканевого кровотока.

2. При систематических занятиях борьбой дзюдо изменения морфологических, гемодинамических и реологических характеристик капиллярного звена направлены на улучшение его функционирования в покое и расширение адаптивных возможностей при физических нагрузках. Высокая вариабельность неосцилляторных и осцилляторных показателей системы микроциркуляции предполагает проведение постоянного мониторинга уровня функционирования системы микроциркуляции в сочетании с учетом индивидуальных особенностей микроциркуляторного русла, что обеспечит достижение максимально высоких результатов в спорте.

3. Применение фармпрепаратов у дзюдоистов изменяет интенсивность микрокровотока, повышает реактивность микрососудов, в основе которых лежит работа активных и пассивных механизмов регуляции микроциркуляции.

4. У спортсменов высокого класса при систематических околопредельных нагрузках маркерами нарушений в системе микроциркуляции являются: плотность и форма капилляров, соотношение диаметров разных отделов капилляра, линейная и объемная скорости кровотока, ускорение капиллярного кровотока, величина перикапиллярной зоны, зернистость и наличие агрегатов форменных элементов крови.

5. Курсовое применение адаптогенов растительного и животного происхождения усиливает перфузию, оказывает вазодилататорный эффект на микрососуды, облегчает диффузию кислорода из крови в ткани.

Личный вклад соискателя. Диссертантом лично обоснован выбор методик для научного исследования, аргументировано доказана целесообразность использования спортсменами биостимуляторов растительного и животного происхождения с целью повышения

функциональных возможностей организма при физических нагрузках и в восстановительный период. Соискатель лично провел весь объем инструментальных исследований, обработку полученных результатов, сформировал базу данных, выполнил их статистический анализ и обобщение.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на 1УВсероссийской научной конференции с международным участием «Микроциркуляция в клинической практике» (Москва, 2012); на II Международной научно-практической конференции «Современные средства повышения физической работоспособности спортсменов» (Смоленск, 2012); на ¡Международной заочной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития физической культуры и спорта в современных условиях» (Брянск, 2012); на1Х Международной конференции «Микроциркуляция и гемореология» (Ярославль, 2013); на конференции молодых ученых СГАФКСТ (Смоленск, 2014).

Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 145 страниц состоит из введения, четырех глав, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Текст диссертации содержит 9 таблиц и 31 рисунок. Список литературы включает 207 источников, из них 55 - зарубежных авторов.

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводилось на базе детско-юношеских спортивных школ Брянской и Смоленской областей, Брянского филиала Национального государственного университета физической культуры, спорта и здоровья имени П.Ф. Лесгафта, Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского, Смоленской государственной академии физической культуры, спорта и туризма. Всего обследовано 180 спортсменов, занимающихся борьбой дзюдо и волейболом, женского и мужского пола, в возрасте 17- 25 лет. Уровень спортивного мастерства от 2 разряда до KMC. Состояние капиллярного русла системы микроциркуляции изучали методом компьютерной капилляроскопии у 10 спортсменов -мастеров спорта женского пола, занимающихся борьбой дзюдо. Оценку капилляров проводили в покое и после дозированной физической нагрузки на велоэргометре «KettlerFXl» при мощности 2 вт/кг с максимальной скоростью вращения педалей на протяжении 30 секунд. Изучение особенностей системы микроциркуляции при курсовом влиянии биостимуляторов природного происхождения выполняли на группах спортсменов мужского пола, занимающихся борьбой дзюдо и волейболом. Всего в исследовании приняло участие 140 спортсменов, имеющих уровень спортивного мастерства от 2 разряда до KMC. Испытуемые были разделены на экспериментальную (ЭГ) и контрольную (КГ) группы. Спортсмены ЭГ численностью 20 человек, занимающиеся волейболом, на протяжении 21 дня утром натощак употребляли фитонастойку лимонника китайского по

общепринятой схеме: 1-5 дни - 2,5 мл, 6-10 дни- 5,0 мл, 11-15 дни - 7,5 мл, 16-21 дни - 10 мл. Волейболисты КГ численностью 26 спортсменов по такой же схеме и в тех же дозах принимали физиологический раствор. Фитонастойку женьшеня курсом 21 день принимало 18 волейболистов ЭГ по той же схеме. Спортсмены КГ в составе 22 волейболистов принимали плацебо на основе физиологического раствора. Гомогенизированный препарат Билар, полученный из трутневых личинок медоносной пчелы принимали утром натощак 26 дзюдоистов ЭГ по схеме 1-5 дни - 5мг/1 кг массы тела; 6-10 дни - 10 мг/1 кг и 11-21 дни 15 мг/1 кг массы тела (Прохода И.А., 2009). Продолжительность курсового приема - 21 день. Спортсмены КГ численностью 28 человек принимали плацебо на основе пищевого крахмала по аналогичной схеме и в тех же количествах.

В серии экспериментов с фармпрепаратом 10 спортсменок дзюдоисток разово принимали ацетилсалициловую кислоту в дозе 500 мг. Спортсмены КГ принимали физиологический раствор.

Аэробная работа в группах волейболистов и дзюдоистов выполнялась в нагрузочном тесте на велоэргометре «Ке«1егГХ1» со ступенчато-возрастающей нагрузкой от 1 вт/кг до 4 вт/кг с частотой 60 оборотов педалей в минуту общей продолжительностью 20 минут. Продолжительность работы при каждой нагрузке составила 5 минут. Регистрация ЛДФ-грамм проводилась на 5-й, 10-й и 15-й минутах восстановительного периода. В работе использованы метод лазерной допплеровской флоуметрии и компьютерной капилляроскопии.

Метод лазерной допплеровской флоуметрии микроциркуляции крови у человека. В качестве регистрирующей аппаратуры использовался промышленный лазерный анализатор капиллярного кровотока ЛАКК-М (производство НПП «Лазма», Россия). Запись ЛДФ-граммы проводили в общепринятой точке на волярной поверхности 4 пальца правой кисти. Продолжительность записи ЛДФ-граммы составила 5 минут. В аппарате применены лазерные методы диагностики, включающие в себя лазерную допплеровскую флоуметрию (ЛДФ), оптическую тканевую оксиметрию (ОТО) и лазерную флуоресцентную диагностику (ЛФД). Методом ЛДФ оценивали интенсивность микрогемоциркуляции по параметру микроциркуляции (ПМ) в перфузионных единицах (п.е.), уровень флакса (СКО) (п.е.). Методом ОТО оценивалиуровень сатурации кислорода в системе микрогемоциркуляции по величине (ЗОг,%), показатель сатурации кислорода в артериальной крови (8рОг,%), показатель индекса перфузионной сатурации кислорода в крови (Эт) (усл. ед.), величину общего потребления кислорода тканями на единицу объема циркулирующей крови (и) (усл. ед.). Методом ЛФД изучали спектры флуоресценции восстановленной формы никотинамидадениндинуклеотида (НАДН) и окисленной формы флавинадениндинуклеотида (ФАД). Для оценки утилизации кислорода использовали флуоресцентный показатель потребления кислорода

коферментов, участвующих в дыхательной цепи, который обратно пропорционален редокс-отношению:

ФПК = Анад-н/Афад

Метод компьютерной капилляроскопии. Качественные и количественные характеристики обменного звена прицельно раскрывает компьютерная капилляроскопия - неинвазивный метод исследования микроциркуляции, предназначенный для параметризации капилляров, кровотока, крови(табл. 1). Для осуществления метода использовали компьютерный капилляроскоп (регистрационный номер ФС 022а2005/1494-05, 18.04.05г.). Работа прибора основана на оптоэлектронном методе визуализации и параметризации объекта исследования. Запись характеристических видеофрагментов выполняют в отраженном свете с последующей параметризацией с помощью оригинальной программы «Капилляроскоп».

Таблица 1. Параметры системы микроциркуляции, определяемые с помощью компьютерного капилляроскопа

Название параметра Тип оп зеделения

Качественное Количественное

1.Плотность капиллярной сети, количество капиллярных петель в поле зрения, %/мкм2 + +

2.Расстояиие между капиллярами, мкм - +

3.Расстояние мезвду артериальным и венозным отделами капилляров, мкм - +

4.Извитость капилляров + -

5.Состояние эндотелиалыюго барьера + -

б.Размер периваскулярной зоны, мкм + +

7.Размер периваскулярного отека, мкм + +

8.Диаметры капилляра по отделам (артериальному, переходному, венозному), мкм - +

9.0тношение диаметров артериального к венозному отделу капилляра - +

Ю.Линенная скорость капиллярного кровотока по отделам (артериальному, переходному, венозному) мкм/с - +

11 Объемная скорость капиллярного кровотока по отделам (артериальному, венозному) ■ +

12.Ускорение линейной скорости капиллярного кровотока по отделам (артериальному, венозному) - +

П остановку капиллярного кровотока (стаз) + +

14.Количество агрегатов эритрощггов форменных элементов крови + +

15.Количество светлых форменных элементов крови + +

Метод капилляроскопии во многих случаях является единственным, позволяющим параметризовать микроциркуляцию, транскапиллярный обмен испытуемых. Полученные данные были обработаны с помощью

общепринятых статистических методов исследования. Анализ экспериментальных данных проводился с использованием вариационно-статистического метода, где рассчитывались средняя арифметическая (М), ее стандартная ошибка среднего (±ш), уровень достоверности по t-критерию Стьюдента. Использовался пакет компьютерных программ Биостат. Описание количественных признаков представлено в виде среднего значения. Обработка данных проводилась с использованием программы «Microsoft Excel».

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Исходя из поставленной цели, в первую очередь представлялось важным оценить состояние капиллярного звена микроциркуляторного русла. В ходе анализа количественных показателей, оценивающих состояние капилляров ногтевого валикалевой руки дзюдоисток при относительном покое (табл. 2), обнаружены отличия от принятых нормативов для здоровых лиц, не занимающихся спортом. У мастеров спорта в покое редкая капиллярная сеть (5,54±0,41%). Пропускная способность капиллярного русла невысокая из-за сужения АО до9,14±1,53 мкм, ВО - до10,43±1,40 мкм и до 12,43±1,77 мкм-ПО капилляров. Редкая сеть функционирующих капилляров в сочетании с их умеренной констрикцией определяет низкую объемную скорость кровотока. По сравнению с нормой объемная скорость в АО достоверно ниже на 101%и на 111%- в ВО (р<0,05).

Таблица 2. Морфофункциональные показатели капилляров эпонихия верхних конечностей дзюдоисток в покое (М±ш, п=10)

Объе ПКС Диаметр отделов Линейная Объемная ПЗ, ПБ, Ускорение, Агрега

кт % капилляра, мкм скорость скорость мкм мкм3/с мкм/с2 ты (Л,

иссле кровотока кровотока Т), 1/с

дова мкм/с мкм'/с

ння АО, по. во. АО ВО АО во АО ВО

мкм мкм мкм

Норм 5-10 8-14 8-18 9-16 500- 250- 1000 1000 90- ±2000 ±100 ±100 1.0

а 900 500 00- 00- 110 0 00 00

1500 1500

00 00

Ле- 5,54 9,16 12,1 10,7 340, 299, 2569 3164 107, -5953 - - 4,35

вая ±0,41 ±1,5 3±1, 3±1, 8±63 0±69 3 6 2±1, ±2308 3205 1317 ±2,03

рука 3 77 40 ,2 ,8 ±816 ±993 80 0 5

6 5 ±836 1 ±492 0

Пра- 5,66 8,38 11,2 10,5 249, 240, 1366 2462 101, -9694 -6410 -7920 1,49

вая ±0,56 ±1,2 5±1, 0±1, 1±52 5±43 6 3 4± ±4498 ±187 ±207 ±1,22

рука 7 70 39 ,21 ,08 ±501 ±889 11,5 2 6

7 0 1

Л - лейкоциты, Т - тромбошггы

Показатель диффузии веществ из крови в интерстициальное пространство в АО капилляра (25693±8166 мкм3/с) и обратное всасывание продуктов метаболизма (31646±9935 мкм3/с) в ВО капилляра ниже нормативного показателя (р<0,05). Отрицательное значение ПБ (-5953±2308 мкм3/с) указывает на преобладание оттока в венулярном над притоком в артериолярном отделах системы микроциркуляции .Одной из характеристик, отражающих уровень потребления кислорода, является линейная скорость капиллярного кровотока.

Рис. 1. Графическое представление скорости капиллярного кровотока в артериальном отделе капилляра (стрелкой *■ показана норма)

Известно, что резкое снижение диссоциации оксигемоглобина наблюдается при замедлении скорости кровотока менее 200 мкм/с. По данным исследования скорость кровотока в АО ниже нормы на 92% (рис.1 ) и на 45% в ВО капилляра. Площадь периваскулярной зоны, обслуживаемой одним капилляром, соответствует нормативному показателю (107,2±1.80 мкм). Полученные значения по ускорению кровотока в АО (-32050±8361 мкм/с2) и ВО (-13175±4920 мкм/с2)капилляра на порядок ниже по сравнению с нормой (р<0,05). Полученные нами результаты экономичности обменного звена созвучны с данными авторов (Станкевич A.B., Тихомирова И.А. Применение метода ЛДФ в оценке адаптации системы микроциркуляции к систематическим мышечным нагрузкам // Микроциркуляция и гемореология (от ангиогенеза до центрального кровообращения): матер. IX Междунар. конф. Ярославль: Изд. ЯГПУ им К.Д. Ушинского. 2013. С. 102) об экономичности и расширении адаптивных возможностей системы микроциркуляции у спортсменов. Вместе с тем, диагностикум отдельных характеристик капиллярного русла убеждает в появлении предикторов нарушения функционирования капилляров. Среди них: повышенная извилистость капилляров, наличие капилляров кустовидной. клубочной формы, которые рядом исследователей признаются как предпатологические (Bollinger A.et. al.Is high-frequency flux motion due to respiration or to vasomotion activity? // Vasomotion and flow motion. Prog. Appl. Microcirculation. Basel, Karger, 1993. Vol.20. P.52-58). Залманов A.C. (Залманов A.C. Тайная мудрость человеческого организма (глубинная медицина).Ростов-н/Д: Феникс, 2005.320с.) сужение капилляров рассматривает как важнейший фактор метаболических и биохимических

расстройств циркуляции крови в области капилляров. Из реологических характеристик необходимо указать на наличие «монетных столбиков» эритроцитови появление тромбоцитарно-лейкоцитарных агрегатов, которыеснижают линейную и объемную скорости, а также выступают причиной замедленного ускорения кровотока в капиллярах. Адгезия лейкоцитов в системе микроциркуляции является одной из причин кислородной недостаточности (Ferguson D. et.al. Evidence for basal and induced NO release in capillaries of rat and frog skeletal muscles // Abstracts Microcirculatory Soc. 41st Fnnu. Conference. Anaheim. California, 1994; Harlan J.M.et.al. Leukocyte-endothelial interaction: clinical trials of anti-adhesion therapy// Crit. Care Med. 2002. Vol. 30.№5.P.214-219).

В состоянии относительного покоя показатели микроциркуляции в правой руке отличаются, как от нормативных показателей, так и от значений, установленных для левой руки (табл. 2). Базируясь на понимании высокой вариабельности обменных процессов в системе микроциркуляции, нами выполнен анализ индивидуальных характеристик капилляров, который обнаружил существенные различия между испытуемыми в состоянии относительного покоя. Среди испытуемых у 38% спортсменок выявлено увеличение плотности капилляров, превышающее средний показатель на 19%-33%, у 24% дзюдоисток плотность капилляров ниже на 34%-45% среднего значения по группе. Персонифицированный анализ обнаружил как увеличение диаметра АО, ПО и ВО выше средних значений на 42; 77 и 53% соответственно, так и снижение на 52; 38 и 30%. Среди гемодинамических характеристик у испытуемой Л. показатель линейной скорости кровотока в АО и ВО на 58и 73%, соответственно, выше среднего значения по группе, тогда как у дзюдоистки К. показатель линейной скорости ниже среднегруппового на 52% в АО и 54% в ВО капилляра. Еще более глубокие индивидуальные различия регистрируются по показателю объемной скорости кровотока и ПБ (табл.3).

Таблица 3. Динамика индивидуальных морфофункциональных показателей капилляров дзюдоисток в покое

Область Испыт + пкс, Диаметр отделов Линейная Объемная ПЗ ПБ, Агре

исследован уемая % капилляра, мкм скорость скорость мк мкм3/с гаты

ия кровотока, кровотока, м (Л,

мкс/с mkmVC Т),

* АО ПО ВО АО ВО АО ВО 1/с

Левая рука Л-н а г 7,37 13 22 16 539 516 71618 103764 122 -32146 4,35

К-ва 4 3,81 6 9 8 223 191 8603 9595 81 -992 -

Правая рука К-на 1 3,34 5 6 6 64 65 1262 1851 85 -589 -

М-к Г 6,07 16 22 19 224 296 45092 84132 111 -39040 0,34

* | - увеличение параметра относительно средней величины, | уменьшение параметра относительно средней величины;/!- лейкоциты, Т - тромбоциты

Выявлены первичные нарушения микрокровотока у 11% спортсменок с образованием агрегатов форменных элементов крови. Индивидуальные различия показателей сохраняются и на правой руке. Расширение границ колебаний индивидуальных показателей левой и правой руки отражает разную функциональную нагрузку, приходящуюся на конечности во время тренировочной и соревновательной деятельности.

Групповой анализ после физической нагрузки. Выполнение физической нагрузки по группе в целом сопровождалось разнонаправленным изменением показателей. Микроциркуляторное русло левой руки реагировало на нагрузку снижением на 6% плотности капиллярной сети, увеличением диаметра АО, ПО и ВО на 4; 11 и 14%, соответственно, снижением линейной и объемной скорости кровотока (табл.4).

После выполнения максимальной анаэробной работы усиливаются индивидуальные различия реакции капиллярного звена системы микроциркуляции. Примерно у половины дзюдоисток повышается плотность капиллярной сети относительно среднего показателя, увеличивается диаметр АО и ПО капилляров. У остальных спортсменок в ответ на нагрузку часть капилляров выключается из работы, с одновременным уменьшением диаметра АО и ПО капилляров. У 16% испытуемых по завершению работы начинается усиленная диффузия продуктов метаболизма из межтканевой жидкости в кровь. У 73% дзюдоисток на разную величину уменьшается линейная скорость кровотока. У остальных линейная скорость повышается. После максимальной физической нагрузки у 39% дзюдоисток в капиллярах появляются лейкоцитарно-тромбоцитарные агрегаты.

Таблица 4. Морфофункциональные показатели капилляров ногтевого валика пальцев верхних конечностей дзюдоисток после выполнения физической нагрузки максимальной ___анаэробной мощности (М±т, п=10)___

Объе кг иссле дова ПКС % Диаметр отделов капилляра, мкм Линейная скорость кровотока мкм/с Объемная скорость кровотока мкм3/с пз, мкм ПБ, мкм \с Ускорение, мкм'с7 Агрега ты (Л, Т), 1/с

ния АО, мкм ПО. мкм во. мкм АО во АО во АО во

Норма 5-10 8-14 8-18 9-16 500900 250500 1000 001500 00 1000 001500 00 90110 ±2000 0 ±100 00 ±100 00 1.0

Левая рута 5,23 ±0.32 9,50 ±0,5 8 13,7 5±2. 62 11,8 8±1, 18 237, 5±40 ,11 274, 3±55 ,43 1774 8 ±116 3 2699 5 ±298 0 103, 1±13 ,89 -10510 ±3165 +352 5 ±703 + 141 50±5 172 0,42 ±0.15

Правая рука 4,69 ±0,51 9,0 ±0,4 2 13,3 8±1, 86 9,88 ±0,6 3 325, 0±58 ,22 242, 8±35 ,64 2097 0 ±330 5 1882 0 ±276 1 95,5 ±1.2 8 2153 ±456 +679 0 ±180 5 +509 0 ±155 1 0,29 ±0.07

Л - лейкоциты, Т - тромбоциты

Таким образом, сопоставление результатов группового и индивидуального анализа показывает, что при групповом анализе нивелируются или искажаются многие важные характеристики, от которых зависит состояние обменных процессов и спортивные результаты спортсмена. Причем, групповой анализ не дает возможности выявить динамику морфофункциональных характеристик, так как индивидуальные изменения показателей у отдельных спортсменок имеют противоположную направленность. В целом, чем выше вариабельность и направленность индивидуальных показателей, тем в меньшей степени среднегрупповые показатели будут отражать реальную картину транскапиллярного обмена.

Влияние продукта Билар на функциональные возможности системы микроциркуляции и транспорт кислорода в условиях систематической физической нагрузки. Из продуктов пчеловодства недостаточно изученным остается трутневой расплод [Бурмистрова Л.А. Физико-химический анализ и биохимическая оценка биологической активности трутневого расплода: автореф. дис. ...канд. биол. наук / Л.А. Бурмистрова. Рязань, 1999. 22 е.).Реакция системы микроциркуляции на употребление апипродукта Билара у спортсменов ЭГ сопровождается разнонаправленными изменениями изученных показателей (табл.5). В частности, на 36% снижается ПМ. За трехнедельный период приема Билара обнаруживается тенденция снижения на 4% показателяи, и повышения на 9% показателя БСЪ. Снижение потребления кислорода сопровождается достоверным уменьшением на 21% (р<0,05) эритроцитов в зондируемом объеме крови. Ослабевает активность восстановительных ферментов, участвующих в переносе электронов с макроэргов на кислород, что подтверждает рост показателя НАДН/ФАД от 3,03±0,14 вначале исследования до 3,18±0,40 - в конце приема препарата.

Таблица 5. Динамика показателей системы микроциркуляции в покое у спортсменов КГ и ЭГ (М±ш, п=54 )

Показатели системы микроциркуляции

группа дин ПМ, п.е. SÜ2, % и, усл. ед. Vr, % НАДН ФАД Аэ, п.е. Ан, п.е. Ам, п.е. Ад, п.е. Ас, п.е.

КГ N=28 1 10,93± 1,88 60,31 ±2,25 1,62 ±0,36 15,30 ±0,62 3,08 ±0,17 16,05 ±1,93 10,79 ±1,36 6,38 ±0,52 2,75 ±0,21 3,16 ±0,33

21 11,27± 2,04 57,5 ±2,36 1,59 ±0,30 16,16 ±0,72 3,06 ±0,20 14,67 ±1,70 11,32 1,34 7,05 ±0,61 3,92 ±0,35 3,85 ±0,40

ЭГ N=26 1 11,47 ±2,04 59,6 ±2,63 1,67 ±0,44 16,03 ±0.70 3,03 ±0,14 16,85 ±1,71 9,41 ±1,25 5,76 ±0,44 2,33 ±0,15 2,88 ±0,23

21 8,43 ±1,00 64,8 ±3,22 1,60 ±0,37 13,30 ±0.53 3,18 ±0,40 15,05 ±1,40 15,30 ±1,52 9,65 ±1,01 3,75 ±0,36 5,55 ±0,54

Применение Билара влияет на реактивность микрососудов. Так. снижается продукция оксида азота в результате Аэ колебаний снижается на 12%, но вместе с тем достоверно повышается функциональная активность артериол и прекапилляров, о чем свидетельствует рост Ан колебаний на 42% (р<0,05) и Ам- на 68% (р<0,05). Из пассивных механизмов отметим достоверное повышение на 61%Ад и 93% Ас колебаний (р<0,05). В целом, после употребления Билара в покое повышается экономичность расходования кислорода, снижается уровень перфузии, в регуляторных механизмах доминирует влияние парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Профессионально важным является вопрос о влиянии апипродукта Билар на состояние микроциркуляции в условиях воздействия дозированной физической нагрузки. В ЭГ по данным ЛДФ на 5-й минуте восстановления величина ПМ повысилась на 38% (р<0,05). Повышенный приток крови обеспечивался в результате синхронного расширения микрососудов при повышении Аэколебаний на 15%, Ан - на 16% и Ам - на 8% (табл.6). Из пассивных механизмов модуляции кровотока достоверно растет на 61% (р<0,05) Ад колебаний и снижается на 17% Ас колебаний. Из смешанной крови микроциркуляторного русла утилизируется на 5% больше кислорода, а в тканях его потребление повышается на 11%. Потребляемый тканями кислород активно участвует в окислительно-восстановительных реакциях на уровне митохондрий, о чем косвенно свидетельствует снижение на 9% показателя НАДН/ФАД. Одновременно на 20% повышается концентрация эритроцитов в зондируемом объеме крови. По мере увеличения времени восстановления нарастают изменения в системе микроциркуляции. К 30-й минуте ПМ на 144% достоверно выше исходного показателя (р<0,05).

Таблица 6. Сравнительная динамика показателей системы микроциркуляцин у спортсменов КГ и ЭГ после дозированной физической нагрузки (М±т, п=54 )

Показатели системы микроцнркуляции

гру ппа ДНИ ПМ, п.е. SÜ2, % и, усл. ед. Vr, % НАДН ФАД Аэ, п.е. Ан, п.е. Ам, п.е. Ад, п.е. Ас, п.е.

КГ N=28 фон 11,27± 2,04 57,5 ±2,36 1,59 ±0.30 16,16 ±0.72 3,06 ±0.20 14,67 ±1,70 11,32 1,34 7,05 ±0.61 3,92 ±0.35 3,85 ±0,40

5 мин 10,30 ±1.81 65,6 ±3,73 1,55 ±0.37 14,21 ±0.66 3,15 ±0.34 8,25 ±1,19 7,94 ±0,88 6,10 ±0,33 4,49 ±0.56 3,05 ±0.27

30 мин 12,67 ±2,06 62,3 ±2,25 1,57 ±0.28 13,89 ±0.67 3,11 ±0.29 15,81 ±2,00 16,22 ±1,63 9,95 ±0,55 4,11 ±0.32 4,80 ±0,47

ЭГ N=26 фон 8,43 ±1,00 64,8 ±3,22 1,60 ±0,37 13,30 ±0.53 3,18 ±0,40 15,05 ±1,40 15,30 ±1.52 9,65 ±1.01 3,75 ±0.36 5,55 ±0.54

5 мин 11,60 ±1.35 60,9 ±3.05 1,78 ±0,52 15,93 ±0,72 2,91 ±0,25 17,28 ±2.69 17,79 ±1,98 10,38 ±1,36 6,03 ±0,71 4,76 ±0,47

30 мин 20,57 ±3.39 54,7 ±2.03 1,94 ±0.65 17,24 ±1.11 2,71 ±0.18 19,97 ±2.38 18,39 ±1.20 11,83 ±0,77 3,82 ±0.29 4,15 ±0.40

Среди активных механизмов на 33% повышается Аэ, на 20% -Ан и на 23% -Амколебаний. На 30-й минуте восстановления продолжается окисление продуктов метаболизма с повышенной утилизацией кислорода из крови микроциркуляторного русла. В результате показатель сатурации кислорода снижается на 18% до минимальной величины (р<0,05). Синхронно на 21% повышается значение U. Диффундируемый из крови в ткани кислород, по всей видимости, активно используется в окислительно-восстановительных реакциях на клеточном уровне с понижением на 17% показателя НАДН/ФАД. Выявленная нами динамика и направленность изученных характеристик согласуется с результатами работы Крупаткина А.И. и др. [2013]. Повышенную устойчивость к гипоксии при мышечных нагрузках после применения трутневого расплода в исследованиях на лабораторных животных наблюдала Бурмистрова JI.A. (Бурмистрова JI.A. Физико-химический анализ и биохимическая оценка биологической активности трутневого расплода. 22 е.).

У спортсменов КГ за время эксперимента ПМ принимает тенденцию роста (3%). По данным вейвлет-анализа, Ан колебаний незначительно повышается на 7%, Ам - на 11%, а Аэ - снижается на 9%. Рост концентрации эритроцитов составляет 6%. Потребление кислорода тканями практически не изменилось (2%), показатель сатурации кислорода снизился на 5%, уровень активности окислительно-восстановительных реакций не изменился (таблица 6). После физической нагрузки у спортсменов КГ незначительные восстановительные процессы начинаются с 15 минуты отдыха. Фитопрепараты - один из самых перспективных классов биологически активных препаратов, которые повышают границы адаптации к физической нагрузке, не являясь токсическими соединениями. Курсовое применение фитонастойки лимонника китайского продолжительностью 21 день сопровождается повышением функциональной работоспособности системы микроциркуляции. На 62% (р<0,05) увеличивается приток крови в капиллярное русло (табл. 7).

Таблица 7. Динамика показателей микроциркуляции у волейболистов после курсового приема настойки лимонника китайского (М±ш, п=46)

Показатели микроцир куляции ЭГ (N=20) этапы исследования КГ( N=26) этапы исследования

фон 10-й день 21-й день фон 10-й день 21-й день

ПМ, п.е. 11,28±1,96 14,85±1,03 18,24±3,03 12,33±1,54 10,50±1,39 9,14±1,38

S02, % 75,63±4,82 70,54±3,21 63,27±2,75 74,67±5,79 72,56±5,03 70,64±4,48

U, усл. ед. 1,28±0,26 1,56±0,32 1,99±0,51 1,27±0,20 1,40±0,36 1,38±0,33

Vr, % 10,15±0,51 14,09±0,60 15,26±0,68 13,48±0,65 11,06±0,54 10,10±0,39

Надн/Фад 0,99±0.03 0,87±0,02 0,83±0.01 0,983=0.01 0,96±0.01 0,99±0.04

Аэ, п.е. 22,13±1,87 20,22±1.15 28,72±2,80 23,58±2.33 16,35±1,60 14,99±1.59

Ан, п.е. 14,91±1,42 13,91±1,16 20,24±2,15 15,16±1,74 13,07±1,35 13,59±1,41

Ам, п.е. 10,27±0,56 10,02±0,48 13,00±0,52 11,25±0,65 8,81±0,52 7,43±0,66

Ад, п.е. 5.01±0,37 5,90±0,32 5,06±0,40 6,60±0,50 4,13±0,27 3,48±0,29

Ас, п.е. 4,61 ±0,29 5,56±0.36 4,80±0,30 5,02±0.33 3,87±0,40 2.61 ±0,19

Повышается реактивность микрососудов по вазодилататорному механизму с повышением Ам колебаний на 30%, Ан - на 46% и Аэ - на 42% (р<0,05). После курсового приема лимонника китайского активизируется транспорт кислорода. Повышается Una 55% (р<0,05), на 20% (р<0,05) снижается показатель SO2. и на 19% (р<0,05) - показатель НАДН/ФАД. Показатель концентрации эритроцитов в зондируемом объеме крови увеличивается на 50% (р<0,05) по сравнению с началом приема лимонника китайского. У спортсменов КГ к концу эксперимента достоверно на 35% снижается ПМ. Ограничение перфузии вызвано повышением тонуса Аэ колебаний на 57% (р<0,05), Ан - на 12%, Ам - на 51% (р<0,05). У испытуемых наблюдается ограничение потребления кислорода тканями. Показатель Шовышается на 9%, показатель SO2. Понижается на 6%. Уровень окислительно-восстановительных реакций практически не изменяется. С целью сравнения влияния растительных адаптогенов на систему микроциркуляции выполнена серия исследований с применением настойки из корня женьшеня. За время курсового приема ПМ вырос на 30%, показатель СКО на 29% (р<0,05). В регуляции микрососудов доминирует регуляция с участием парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Тонус крупных артериол снижается на 40% (р<0,05), прекапиллярных артериол - на 17%. Максимальный вклад в вазодилатацию микрососудов вносит эндотелиальный компонент - 47% (р<0,05). Следует отметить, что амплитудная активность эндотелиальных колебаний отражает не только вазомоторную, но и метаболическую функцию эндотелия микрососудов (Федорович A.A. Неинвазивная оценка вазомоторной и метаболической функции микрососудистого эндотелия в коже человека //Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2013. №2(46).С. 15-25).

Данный факт хорошо согласуется с ростом на 50% потребления кислорода тканями (р<0,05), снижением на 15% (р<0,05) НАДН/ФАД и повышением на 38% (р<0,05)показателя U-У спортсменов КГ за время эксперимента снижаются функциональные возможности системы микроциркуляции. Среди них снижение ПМ на 15%, СКО - на 3%. Усиливаются эрготропные влияния симпатического отдела вегетативной нервной системы на сосуды микроциркуляторного русла. В результате Аэ

колебаний снижается на 13%, Ан - на 9% и Ам - на 30%. В ответ на физические нагрузки происходит незначительный рост и на 13%, снижение 8СЬ на 6% и на 2% показателя НАДН/ФАД.

Таким образом, применение настойки женьшеня усиливает вазодилататорную и транспортную функции микроциркуляторного русла, что расширяет адаптивные возможности системы микроциркуляции в целом.

ВЫВОДЫ

1. В результате капилляроскопических исследований у спортсменов выявлена экономичность в работе обменного звена системы микроциркуляции при занятиях дзюдо. В покое для спортсменов характерна редкая капиллярная сеть, доминирование констрикции над дилатацией по отделам капилляра, низкая линейная и объемная скорости кровотока, повышенный тонус прекапиллярных сфинктеров и артериол микроциркуляторного русла.

2. Повышение функциональных возможностей обменного звена при физических нагрузках обеспечивается гемодинамическими и реологическими характеристиками. После нагрузки увеличивается диаметр капилляров, достоверно более чем в 2 раза повышается показатель линейного ускорения капиллярного кровоток, в 5 раз и более снижается число лейкоцитарно-тромбоцитарных конгломератов.

3. Выявлены индивидуальные особенности реакции на нагрузку у спортсменов высшего уровня мастерства. При этом морфологические, гемодинамические и реологические характеристики обменного звена в покое изменяются от минимальных до максимальных значений относительно нормативной величины, что ставит организм в разные условия при выполнении физических нагрузок.

4. Методом лазерной допплеровской флоуметрии показано, что адаптогены природного происхождения оказывают выраженное действие на процессы микроциркуляции крови в кожных покровах спортсменов, что выражается в изменении неосцилляторных и осцилляторных характеристик базалыюго кровотока и показателей микрососудистого тонуса. В механизмах действия адаптогенов на микроциркуляторные процессы основную роль играют нейрогенный, миогенный и эндотелийзависимый компоненты регуляции тканевого кровотока.

5. При курсовом воздействии лимонника китайского на 21 день приема фитопрепарата отмечается максимальное увеличение ПМ на 62% (р<0,05), СКО - на 16%, снижение 802 на 20% (р<0,05),увеличение и на 55%, Уг - на 50% (р<0,05), показателя НАДН/ФАД - на 19%(р<0,05), Аэколебаний - на 30% (р<0,05). Ан - на 36% (р<0,05) и Ам - на 27% (р<0,05).

6. Курсовое воздействие женьшеня длительностью 21 день оказывает выраженное влияние на изменение показателей тканевого кровотока, приводя к увеличению Аэ колебаний на 47% (р<0,05), Ан колебаний на 40%

(р<0,05), Ам колебаний - на 17%, следствием чего является увеличение ПМ на 30%, СКО - на 29% (р<0,05), и - на 50% (р<0,05), на фоне снижения Б02 на 38% (р<0,05) и НАДН/ФАД - на 15% (р<0,05).

7. После курсового применения апипродукта «Билар» в восстановительном периоде отмечается постепенное повышение до максимального значения к 30 минуте восстановления ПМ на 144% (р<0,05),Уг - на 30% (р<0,05), на фоне повышения Аэ колебаний - на 33%, Ан колебаний - на 20% и Ам колебаний - на 23%. Системные изменения показателей транспорта кислорода с повышением и на 21%, снижением ЗОг на 18% (р<0,05) и НАДН/ФАД на 17% также достигали своего максимума на 30 минуте восстановления.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. С целью оптимизации тренировочного процесса высококвалифицированных спортсменов в условиях интенсивной мышечной деятельности следует проводить мониторинг состояния системы микроциркуляции и учитывать индивидуальные особенности спортсменов.

2. Результаты комплексных исследований указывают на необходимость учета морфологических, гемодинамических и реологических показателей при отборе спортсменов для участия в соревнованиях.

3. Апробированные в работе средства коррекции обмена веществ и кислорода природного происхождения успешно могут включаться в состав спортивного питания для повышения физической работоспособности и ускоренного восстановления.

4. Результаты проведенного исследования могут послужить информационной базой для оценки резервных возможностей организма при тренировочной и соревновательной деятельности с учетом возраста, вида спорта и уровня мастерства в практической деятельности тренеров, специалистов СДЮШОР, УОР, ВУЗов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Аверьянов М.А. Влияние кратковременного применения экстракта лимонника китайского на микроциркуляцию крови у спортсменов / Ф.Б. Литвин, С.С. Голощапова, М.А. Аверьянов [и др.] // Вестник Брянского государственного университета. - № 4. - 2013. Серия точные и естественные науки. - С. 120-124 (авт. 25%).

2. Аверьянов М.А. Влияние препарата «Билар» на вегетативную регуляцию

сердечного ритма юных спортсменов / Ф.Б. Литвин, И.А. Прохода, Е.П. Морозова, C.B. Мартынов, С.С. Голощапова, В.В. Силуванов, М.А. Аверьянов // Вестник Брянского государственного университета. - № 4. -2013. Серия точные и естественные науки. - С. 124-130 (авт. 20%).

3. Аверьянов М.А. Перспективы использования препарата женьшеня для расширения функциональных возможностей системы микроциркуляции при мышечной деятельности / Ф.Б. Литвин, М.А. Аверьянов // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. -№12 (118). - 2014. - С. 72-76 (авт. 65%).

4. Аверьянов М.А. Параметрическая оценка капиллярного русла у лыжников

высшего уровня мастерства в покое и при тестовой физической нагрузке / М.А. Аверьянов // Сборник научных трудов молодых ученых / под общ. ред. В.А. Пегова. - Смоленск: СГАФКСТ, 2014. - Вып. 21. - С. 5-7.

5. Аверьянов М.А. Мониторинг функционального состояния спортсменов по

данным лазерной допплеровской флоуметрии / Ф.Б. Литвин, М.А. Аверьянов // Здоровье студенческой молодежи вузов г. Брянска:сб. матер, круглого стола. - Брянск, 2013. - С. 33-34 (авт. 60%).

6. Аверьянов М.А. Применение апипродукта в практике расширения функциональных возможностей системы микроциркуляции и транспорта кислорода у спортсменов / Ф.Б. Литвин, М.А. Аверьянов, С.С. Голощапова //Современные концепции научных исследований: матер. IX Междунар.науч.-практ. конф. - М„ 2014. - С. 125-129 (авт. 50%).