Устойчивость центральной и периферической гемодинамики к ортостатическому воздействию у спортсменов после аэробной физической нагрузки

Попов, Сергей Геннадьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Устойчивость центральной и периферической гемодинамики к ортостатическому воздействию у спортсменов после аэробной физической нагрузки
ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Устойчивость центральной и периферической гемодинамики к ортостатическому воздействию у спортсменов после аэробной физической нагрузки"

На правах рукописи

Попов Сергей Геннадьевич

УСТОЙЧИВОСТЬ ЦЕНТРАЛЬНОЙ И ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ ГЕМОДИНАМИКИ К OPTO СТАТИЧЕСКОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ У СПОРТСМЕНОВ ПОСЛЕ АЭРОБНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

03.03.01 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 9 !'"л;! 7П11

005550135 }

Архангельск — 2014

005550135

Работа выполнена на кафедре физического воспитания ФГБОУ ВПО «Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского»

Научный доктор биологических наук, профессор,

руководитель: заведующий кафедрой физического воспитания

ФГБОУ ВПО «Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского» Мельников Андрей Александрович

Официальные Лукошкова Елена Владимировна

оппоненты: доктор биологических наук, вед. науч. сотрудник

лаборатории экспериментальной патологии сердца ИЭК ФГБУ РКНПК Минздрава РФ, Москва

Абзалов Ринат Абзалович доктор биологических наук, профессор, ФГАОУ ВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет» профессор кафедры теории физической культуры Института физической культуры, спорта и восстановительной медицины

Ведущая ГБОУ ВПО «Ивановская государственная

организация медицинская академия» Министерства

здравоохранения РФ, г. Иваново

Защита диссертации состоится « 24 » июня 2014 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.008.04 на базе Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова по адресу: 163045, Архангельск, проезд Бадигина, д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГАОУ ВПО «Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова» и на сайте www.narfu.ru

Автореферат разослан « » 2014 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ^ ~ ^ Старцева Лариса Федоровна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. При переходе тела из горизонтального в вертикальное положение, или в ортостаз, под влиянием сил гравитации происходит аккумуляция крови в венозной системе нижней части тела, что ведет к снижению венозного возврата, систолического и минутного объемов крови, провоцируя уменьшение артериального давления и мозгового кровотока (Л.И. Осадчий, 1982). Если механизмы регуляции сердечно-сосудистой системы не срабатывают в должной мере, церебральный кровоток может нарушиться, приводя, в конечном итоге, к ортостатическому обмороку (J.J. Van Lieshout, et al., 2003; D. Robertson, 2008; J.M. Stewart, 2013). Несмотря на «ежедневную ортостатическую тренировку» в повседневной жизни синдром ортостатической неустойчивости достаточно распространен среди населения. Например, в США на 1999 год выявлено около полумиллиона лиц с симптомами ортостатической неустойчивости в форме ортостатической тахикардии (D. Robertson, 1999). Таким образом, проблема ортостатической неустойчивости человека является достаточно актуальной.

Физическая тренировка обеспечивает совершенствование механизмов регуляции аппарата кровообращения во время мышечной деятельности (В.Л. Карпман, Б.Г.Любина, 1982; Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова, 1988; P.A. Абзалов, P.P. Нигматуллина, 1999; V.A. Convertino, 1987; B.D. Levine, 1993), однако побочным эффектом может быть снижение кардиососудистой устойчивости к ортостазу у спортсменов с высоким уровнем развития максимального потребления кислорода (B.D. Levine, 1993; P.B. Raven and J.A. Pawelczyk, 1993). Более того, проблема ортостатической неустойчивости существенно обостряется на фоне утомления, после длительных физических нагрузок (H. Bjurstedt et al, 1983; С. Murrell et al., 2007; S.J. Lucas et al, 2008). Так, показано, что до 30% участников марафона после забега испытывают синдром ортостатической неустойчивости в виде предобморочных симптомов во время активного ортотеста (G. Gratze et al., 2005; 2008).

Факторы, которые способствуют развитию ортостатической неустойчивости при регулярных физических тренировках, а также компенсаторные механизмы, способствующие сохранению ортоустойчивости у спортсменов, полностью не изучены. Еще меньше исследованы механизмы ортостатической неустойчивости после аэробных; нагрузок, знание которых имеет большое значение в спортивной физиологии и медицине, а также в практике спортсменов.

Цель работы - определить устойчивость центральной и периферической гемодинамики к ортостатическому воздействию у спортсменов до и после аэробной физической нагрузки.

Задачи исследования:

1. Определить устойчивость центральной и периферической гемодинамики к ортостатическому воздействию у спортсменов с разным уровнем физической работоспособности в исходном состоянии, до физической нагрузки.

2. Установить особенности центральной и периферической гемодинамики во время пассивного ортостатического теста у спортсменов сразу после аэробной нагрузки.

3. Изучить восстановление устойчивости центральной и периферической гемодинамики к ортостатическому воздействию у спортсменов в течение двух часов после аэробной нагрузки.

Научная новизна

Впервые для оценки периферической гемодинамики и перераспределения кровотока в пользу шейно-головного региона во время ортостатического воздействия использован новый методический подход — полисегментная импедансметрия, позволяющая одновременно определять кровенаполнение, а также пульсовой и региональный объемы крови в обеих руках и ногах, абдоминальном и шейно-головном регионе. Впервые показано, что у спортсменов эффективность перераспределения кровотока в пользу обеспечения шейного региона во время тилт-теста повышена за счёт ограничения кровотока в нижних конечностях и абдоминальном регионе. В работе установлено, что депонирование крови в нижних регионах тела: нижних конечностях и абдоминальной части туловища, у спортсменов с высокой работоспособностью не отличается от контроля и не является причиной более значительного снижения минутного объема крови в ответ на тилт-тест.

Получены новые данные о снижении ортостатической устойчивости в первые минуты после аэробной физической нагрузки. В частности показано, что у нетренированных лиц значительно снижается способность поддерживать артериальное давление за счет ослабления периферической вазоконстрикции, а у высоко работоспособных спортсменов во время ортостаза в большее мере снижается шейный кровоток при сохранении исходной реакции центральной гемодинамики.

В работе впервые показаны различия в механизмах развития постнагрузочной гипотензии у спортсменов и не спортсменов, а также более высокая скорость восстановления этих гемодинамических сдвигов у спортсменов.

устойчивости центральной гемодинамики и шейного кровотока наблюдается в первые 20 минут после нагрузки, а период полного восстановления исходного состояния кардиогемодинамики превышает два часа.

Теоретическая и практическая значимость

Полученные результаты существенно расширяют теоретические знания об особенностях и механизмах снижения устойчивости центральной гемодинамики, а также о компенсаторных механизмах поддержания мозгового кровотока во время ортостатического воздействия у спортсменов. Новые сведения можно использовать при написании учебных курсов и пособий по физиологии кровообращения у спортсменов, а также по физиологии восстановления центральной и периферической гемодинамики после аэробных физических нагрузок. Результаты работы создают важные предпосылки к новым исследованиям, посвященным изучению эффекта физической тренировки различной направленности на ортостатическую устойчивость, а также механизмов ее снижения под влиянием острых физических нагрузок различной интенсивности у спортсменов.

Полученные результаты об особенностях реакции кардиогемодинамики на ортостатическое воздействие у спортсменов до и после аэробной физической нагрузки, сделанные выводы и практические рекомендации должны быть учтены в практической деятельности спортивных тренеров с целью предотвращения появления ортостатической неустойчивости у спортсменов.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс на кафедре теории физической культуры и кафедре физического воспитания ФГБОУ ВПО «ЯГПУ им. КД Ушинского» (акт внедрения от 21.01.2014), кафедре физической подготовки филиала Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского (г. Ярославль) (акт внедрения от 15.01.2014), а также кафедре физического воспитания и спорта ФГБОУ ВПО «Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова» (акт внедрения от 17.03.2014).

Основные положения, выносимые на защиту

1. Долговременная адаптация к аэробным физическим нагрузкам ведет к повышению эффективности перераспределения кровотока в пользу шейно-головного региона за счет большего ограничения кровотока в нижних конечностях и абдоминальном регионе.

2. Степень депонирования крови в нижних регионах тела во время ортостатического воздействия у спортсменов как до, так и после аэробной нагрузки не отличается от лиц, не занимающихся спортом.

ОПСС и уменьшении шейного кровотока во время тилт-теста по сравнению с их реакцией до нагрузки.

4. Период наименьшей устойчивости основных кардиогемодинамических параметров к ортостазу после аэробной нагрузки составляет 20 мин, однако полное восстановление ортостатической устойчивости превышает два часа.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность полученных результатов определяется достаточным количеством обследованных высоко квалифицированных спортсменов и неспортсменов; использованием адекватных задачам и автоматизированных методик исследования; применением современных методов математической статистики для обработки первичных данных; а также широкой апробацией результатов в рецензируемых изданиях.

Результаты диссертации доложены и обсуждены на: научно-практической конф. "Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечно-сосудистой системы" (Москва, 2012); 5-ой Всеросс. с межд. участием школе-конф. по физиологии кровообращения (Москва, 2012); XII Всеросс. научно-техп. конф. «Медицинские информационные системы» (Таганрог, 2012); 7-ом межд. науч. школе «Наука и инновации - 2012 ISS SI-2012» (Йошкар-Ола, 2012); 7-ой Всеросс. с межд. участием школе-конференции по физиологии мышц и мышечной деятельности (Москва, 2013); XVth Intern. Conf. on Electrical Bio-Impedance and the XlVth Conf. on Electrical Impedance Tomography (Heilbad Heiligenstadt, Germany, 2013); XXII съезде Физиологического общества имени И.П. Павлова. (Волгоград, 2013); III Всеросс. молодежной школе-семинаре «Инновации и перспективы медицинских информационных систем» (Ростов-на-Дону, 2013).

По результатам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 5 в журналах списка ВАК РФ, и 1 в международном издании базы "Scopus"

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 180 страницах и состоит из введения, обзора литературы (3 подглавы), главы, описывающей организацию и методы исследования, 5 подглав с изложением собственных результатов, обсуждения (3 подглавы), выводов, практических рекомендаций и списка литературы, который включает 46 отечественных и 185 иностранных источников. Диссертация содержит 101 рисунок и 12 таблиц.

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Испытуемые. В эксперименте на добровольной основе обследованы 30 высоко квалифицированных спортсменов (возраст: 21±4 лет), занимающихся лыжными гонками (п=14), бегом на средние дистанции (п=10) и футболом (п=6). Все спортсмены имели общий спортивный стаж

4-8 лет и тренировались в последний месяц 10-15 часов в неделю. Контрольная группа включала мужчин, не занимающихся спортом (группа К, п=22, 20±3 лет). Спортсмены разделялись на две подгруппы в соответствии с индексом PWC170. В подгруппу с высокой работоспособностью (группа ВР, п=12) вошли лица с PWC170>270 Вт. Остальные спортсмены составили группу со средним уровнем работоспособности (группа СР, п=18). Спортсмены ВР не отличались от контроля по росту и весу, а также рассчитанным объемам основных периферических регионов: головы, рук, абдоминального региона, только физическая работоспособность (р<0,001), а также объем ног (р<0,01) у спортсменов ВР были выше, чем в контроле. Спортсмены СР отличались от контроля только повышенной работоспособностью (р<0.01).

Индекс аэробной физической работоспособности - PWC170 определялся с помощью ступенчато-восходящего теста на велоэргометре "Kettler FX1" до уровня ЧСС=170 уд/мин.

Методы измерения показателей центральной гемодинамики (ЦГД). Частота сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин) определялась с помощью ЭКГ в первом стандартном отведении. Ударный объем крови (УОК, мл) измерялся стандартной тетраполярной кардиореографией по Кубичеку (1 мА, 50 кГц, «Анализатор гемодинамики импедансный», НТЦ «Медасс». Москва) (T.J. Ebert et al., 1984). Минутный объем крови (МОК, л/мин) рассчитывали как произведение УОК (л) на ЧСС (уд/мин). Артериальное давление систолическое и диастолическое (АДс и АДд, мм рт. ст.) регистрировали с помощью сфигмоманометра «Omron 907» (Япония) на плечевой артерии. Среднее артериальное давление (САД, мм рт. ст.), а также общее периферическое сосудистое сопротивление (ОПСС, дин*с*см"5) рассчитывали по общепринятым формулам.

Методы измерения показателей периферической гемодинамики (ПГД). Показатели периферической гемодинамики: базовый импеданс (БИ), пульсовой (ПОК) и региональный (РОК) объемы крови -определяли с использованием прибора «Анализатор гемодинамики импедансный» и специального программного обеспечения. В основе измерения лежал метод полисегментной тетраполярной импедансметрии (A.A. Цветков, 2010; A.A. Danilov et al., 2013), позволяющий одновременно определять изменение импеданса в 6 регионах тела (частота квантования 125 Гц на каждое реографическое отведение): в обеих руках (от подмышечной впадины до кистей рук, «руки») и ногах (от паха до щиколотки, «ноги»), шейно-головном регионе (от основания шеи до височной области, «шея») и абдоминальной части туловища (от мечевидного отростка до паха, «абдом»), а также ЭКГ. Для измерения реограмм использовались 5 пар хлорсеребряных электродов (токовый и потенциальный), которые располагались на щиколотках ног, запястьях рук и висках головы. Измерение в каждом регионе достигалось с помощью

автоматического переключения токовых и потенциальных электродов. На основе полученных реограмм, а также антропометрических измерений программно рассчитывали БИ (ом), ПОК (мл) и РОК (мл/мин), равный произведению ПОК на ЧСС, для каждого периферического региона (A.A. Цветков, 2010). Данные для левой и правой рук и ног усреднялись.

Эффективность перераспределения периферического кровотока в пользу шейного региона рассчитывали как отношение объема крови, поступающего в шейно-головной регион (РОКшея), к суммарному РОК в остальных регионах по формуле (Р. Arbeille et al., 2008): РОКщея/периф (отн. ед) = РОКшея / (РОКруи1 + POK„oni + РОКавдом).

Оценка автономной регуляции сердечного ритма выполнена с помощью спектрального анализа RR-интервалов (кардиомонитор «Polar RS-800». Финляндия) в программе «Polar ProTrainer 5», где проводили

мощности низкочастотных волн (LF волны, мс), а также индекса симпато-вагусного баланса автономной регуляции сердца - отношение LF/HF (A. Malliani, 1994; N. Montano et al, 1994).

Пассивный ортостатнческий тест (тнлт-тест). Ортостатическую нагрузку проводили с помощью пассивного ортостатического теста (тилт-теста) на механическом ортостоле (угол поворота 85°) с упором для ног. Измерение показателей в положении лежа проводили на 6 минуте после принятия этого положения. Сначала измеряли гемодинамические показатели во всех периферических регионах (30 сек), затем - в грудном регионе (30 сек). Измерение показателей в ортоположении выполняли через 3 минуты после перехода в это положение. В целом, тилт-тест продолжался 10 мин. Рассчитывали реакцию показателей центральной и периферической гемодинамики в ответ на тилт-тест (А, %), как изменение (в %) показателей в ортостазе относительно их значений в положении лежа.

Протокол обследования. Реакцию кардиогемодинамических показателей на тилт-тест определяли в исходном состоянии до нагрузки и в течение 2-х часов после аэробной физической нагрузки с интервалом 10 мин: «0-0» - до нагрузки, «0-10; 0-20; 0-30; т.д.» - 10 мин, 20 мин, 30 мин и т.д. Во время периода восстановления испытуемые всегда находились в положении на ортостоле.

Физическую нагрузку выполняли на велоэргометре "Kettler FX1" в течение 30 мин при ЧСС=140 уд/мин и скоростью вращения педалей 70-75 об/мин. Вначале испытуемый выполнял ступенчато-возрастающую нагрузку до уровня ЧСС=140±2 уд/мин (с 50 Вт по 2 мин с шагом нагрузки в 30 Вт). Далее продолжали выполнять упражнение при стандартной нагрузке в течение 30 мин. Общая продолжительность физической нагрузки составляла 40-45 мин.

вычисления: мощности высокочастотных волн

волны, мс2),

Статистика. Данные представлены как М ± Ст. Отк. в таблицах и М ± Дов. Инт. при р=0,05 на рисунках для показателей центральной и периферической гемодинамики. Показатели вариабельности сердечного ритма представлены как медиана, нижний и верхний квартили (Me [25% -75%]). Для сравнения показателей между группами в положении лежа и стоя использован критерий t-Стьюдента или критерий Манна-Уитни для непарных данных. Для анализа различий в динамике показателей лежа и стоя по сравнению с этапом до нагрузки в группах использован двухфакторный анализ для повторных измерений (1 фактор: группы К, CP и BP; 2 фактор: этапы тилт-теста до и после нагрузки) и апостериорный критерий наименьшей значимой разности (или парный критерий Вилкоксона). Для определения степени связи между показателями использована корреляция Пирсона или Спирмена. С целью выявления независимых корреляций использован множественный регрессионный анализ. При р<0,05 различия считали статистически значимыми. Использован лицензионный пакет статпрограмм "Statistica v6.1. Stat Soft Russia".

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Кардиогемодннамическая устойчивость к ортостатическому воздействию у спортсменов до физической нагрузки. В исходном состоянии до нагрузки (табл. 1) реакция САД на тилт-тест не отличалась между группами, хотя уровень САД в положении стоя у спортсменов CP (р<0,05) и BP (р<0,1) был ниже, чем в контроле. Однако механизмы поддержания САД в ортостазе у спортсменов BP были отличны от контроля и группы CP: в этой группе МОК снижался (р<0,05), и степень снижения (AMOK) была значительно выше (р<0,05 относительно К и CP). Напротив, ДОПСС в группе BP была выше (р<0,05), чем в других группах.

Таблица 1

Реакция кардиогемодинамических показателей на тилт-тест до нагрузки

Контроль Группа CP pl< Группа BP pl< Р2<

PWC170, Вт/кг 2,73±0,48 3,60±0,50 0,001 4,30±0,48 0,00 1 0,00 1

ЧССлежа, уд/мин 69,0±10,5 63,5±8,9 0,1 53,3±5,0 0,001 0,01

ЧССсгоя, УД/мин 93,8±13,6 #т 87Д±12,6 ### 68,1±8,0 ### 0,00 1 0,00 1

АЧСС, % 36,9±15,6 37,6±11,1 28,0±9,6 0,1 0,05

САДлежа» мм рт.ст. 91±8 88±7 88±4

САДстоя, мм рт.ст. 94±9## 88±7 0,05 89±5 0,1

ДСАД, % 4,1 ±7,6 0,7±5,7 1,5±6,б

УОКдежа, мл 82,0±25,7 113,3±37,1 0,01 116,2ь25,6 0,001

УОКстоя, мл 62,1±13,1 85,0±25,0 81Д±19,1 0,001

т# ### ###

АУОК, % -20,3±19,1 -23,0±34,9 -29,6±10,2

МОКЛЕЖА, л/мин 5,47±1,25 7,1±1,9 0,01 6,10±0,93

МОКстоя, л/мин 5,77±1,27 7,4±2,1 0,01 5,41±0,78# 0,01

AMOK, % 7,8±21,9 5,5±19,8 -10,5±11,2 0,05 0,05

ОПССЛЕЖА, дин/с/ см"5 1389±406 1085±427 0,05 1179±186

ОПСССТОя> дин/с/ см"5 1377±384 1059±382 0.05 1348±239#

АОПСС, % 0,9±18,1 -0,4±21,8 14,9±16,0 0,05 0,05

РОКц1ЕЯ/ЛЕЖА> мл/мин 757±151 830±117 682±107 0,01

Р0Кшея/стоя> мл/мин 728±150 834±157 0,05 750±106#

ДРОКшея, % -2,4±15,7 0,3±11,4 10,5±8,4 0,05 0,05

РОКдвдоМ/лежа, мл/мин 4159±1151 4758±1292 4566±1067

РОКдбдом/стоя, мл/мин 3504±897 т# 3923±877 т# 3839±442 ###

АРОКАБдом, % -12,7±20,9 -25,3±12,6 0,1 -12,9±17,4

РОКНОП1/лежа, мл/мин 711±97 785±208 811±124 0,05

РОКногшстоя> мл/мин 591±83 №# 617±155 ### 624±88 #т

АРОКноги -16,7±7,5 -20,7±8,3 -22,4±7,6 0,05

РОКшея/периф (лежа), ед 0,16±0,06 0,15±0,04 0,12±0,02 0,05 0,05

ДРОКШЕЯ/ПЕРПФ> % 19,0±31,9 35,4±2б,9 0,1 40,9±26,4 0,05

АБИТОрс, % 11,5±2,9 11,5±4,1 11,7±2,3

АБИП0Гц, % -2,4±0,9 -2,5±0,8 -2,4±1,4

ALF/HF, % 755 [477-637] 575 г 190-766] 281 [253-4521 0,1

Примечание: р! - значимость различия по сравнению с контролем; р2 -значимость различия по сравнению с группой спортсменов СР; л, #, ##,### -р<0,1; 0,05; 0,01; 0,001 по сравнению с положением лежа в соответствующих группах

Более выраженное снижение МОК во время тилт-теста у спортсменов ВР объяснялось, в большей мере, меньшим приростом ЧСС (р<0,1 относительно контроля и р<0,05 относительно группы СР) и, в меньшей мере, реакцией УОК на тилт-тест (в абсолютных величинах р<0,05, но в процентном выражении, р=нд). Механизм более выраженного падения МОК в ответ на тилт-тест не был связан с большим оттоком крови

из центрального региона и депонированием крови в периферических регионах. На это указывали одинаковые реакции БИТОрс и БИНога в ответ на тилт-тест между спортсменами ВР и контролем (табл. 1). Одним из факторов сниженных величин ЧСС и МОК в положении стоя может быть повышенный тонус сердечного вагуса и сниженный уровень симпато-вагусного баланса (оба р<0,01) у спортсменов ВР. Эти результаты, в целом, согласуются с данными других авторов (P.B. Raven, J.A. Pawelczyk, 1993; Ogoh et al., 2003) и указывают на снижение устойчивости центральной гемодинамики к ортостатическому воздействию у спортсменов ВР.

Однако неблагоприятная реакция со стороны МОК у спортсменов ВР компенсировалась большим приростом ОПСС, что способствовало нормальной реакции САД на ортостаз, а также более эффективному перераспределению периферического кровотока в пользу обеспечения шейного региона. Действительно, индекс РОКШея/периф у спортсменов ВР увеличивался в ответ на тилт-тест больше (табл. 1, р<0,05), чем в контроле. Взаимосвязи индекса PWC170 с реакцией гемодинамических показателей на ортостаз: ДРОКШЕЯ (г=0,343, р<0,05), ДРОКНОги (г=-0,355, р<0,01), АОПСС (г=0,276, р<0,05), ДРОКШея/перпф (г-0,393, р<0,05) указывают на существенное развитие данных адаптационных изменений у лиц с высокой работоспособностью. Величина АРОКШеял1ериф была выше и в группе СР, но менее значимо (р<0,1). Рост эффективности перераспределения кровотока в ответ на тилт-тест в группе ВР был связан с повышенным приростом РОКщкя (р<0,05) и уменьшением кровоснабжения «ног» (р<0,05), а в группе СР - с большим ограничением абдоминального кровотока в ответ на ортостаз (ДРОК), чем в контроле (р<0,1).

Кардиогемодннамичсская устойчивость к ортостатическому воздействию сразу после физической нагрузки

Особенности ЦГД и ПГД в положении лежа сразу после нагрузки. Хотя относительная интенсивность физической нагрузки по данным средней ЧСС во время работы была одинаковой, но абсолютная мощность нагрузки при ЧСС=140 уд/мин (121±22 Вт, 167±23 Вт и 208±26 Вт соответственно в группах К, СР и ВР) у спортсменов обеих групп была выше (р<0,001). Как результат, у спортсменов потеря веса была больше (оба р<0,01): 0,28±0,13; 0,44±0,14 и 0,65±0,24 кг в группах К, СР и ВР соответственно. На 10 мин восстановления (этап 0-10) в положении лежа во всех группах отмечались острые эффекты физической нагрузки: децентрализация кровенаполнения, во всех группах величины БИторс и БИлбдом были повышены (р<0,05), а БИноги — снижены (р<0,01) относительно уровней до нагрузки; перераспределение кровоснабжения в периферических регионах в пользу «ног», РОКноги стал повышенным (р<0,01), а РОКдбдом - сниженным (в группах К и СР р<0,01, в группе ВР р>0,1); а также сдвиг симпато-вагусного баланса в сторону роста симпатических влияний на сердечный ритм (LF/HFjievka стал повышен при

р<0,01 во всех группах). Со стороны ЦГД в положении лежа отмечалось увеличение ЧСС (во всех группах р<0,01) и ОПСС (в группах К и СР р<0,05), но снижение УОК (во всех группах р<0,01). Уровни МОКлежа (в группе СР снизились) и САДлежа (Рис- 1) находились на исходном уровне. Величины сдвигов показателей ЦГД и ПГД после нагрузки в положении лежа относительно исходного уровня были примерно одинаковы в группах. Однако степень децентрализации у спортсменов ВР была меньше, а уровень мощности HF волн - выше, чем в контроле.

Особенности реакции на тилт-тест. После физической нагрузки наблюдалось снижение кардиогемодинамической устойчивости к ортостатическому воздействию. В контроле на это указывало: снижение реакций (А) АДс, АДц, САД, ОПСС и РОКШЕЯ (все р<0,05) в ответ на тилт-тест по сравнению с исходным состоянием. Снижение реакции ОПСС после нагрузки в контроле может быть связано с дефицитом вазоконстрикции в абдоминальном регионе, поскольку степень снижения РОКдбдом в ответ на тилт-тест после нагрузки резко уменьшилась (рис. 2, р<0,05). У спортсменов обеих групп сразу после нагрузки выявлено более выраженное снижение АДс и РОКщея в ответ на тилт-тест относительно исходного уровня. Несмотря на это, реакция перераспределения кровотока в пользу шейного региона во время тилт-теста у спортсменов ВР оставалась более эффективной за счет значительного снижения РОКАБд0м (рис. 2,4).

Ключевой особенностью ПГД, указывающей на снижение ортостатической устойчивости сразу после нагрузки, было снижение уровня РОКщея в ортостазе в группах на 10,7-12,6% (р<0,05), а также уровня РОКшея/периф по сравнению с этапом до нагрузки. Эти особенности были характерны для всех групп, но, в большей мере, проявились у спортсменов ВР: ДПОКШЕя (р<0,01) и ДРОКШЕя (р<0,1) после нагрузки снизились больше, чем в контроле. Физиологические механизмы данного феномена могут быть общими для всех испытуемых и связаны со снижением ауторегуляции церебрального кровотока (S. Ogoh et al., 2007); уменьшением УОК и АДс в ортостазе (D.S. Kimmerly et al., 2007); а также снижением чувствительности барорефлекса (С. Murrell et al., 2007). Кроме того, дегидратация (В.М. Lynn et al., 2009), снижение периферической вазоконстрикторной реакции (как в группе К) и гипокапния в результате гипервентиляции легких (SJ. Lucas et al., 2008) могут также обеспечивать ышжение шейного кровотока в ортостазе сразу после нагрузки.

После физической нагрузки у спортсменов ВР степень снижения МОК в ответ на ортостаз оставалась более выраженной (р<0,01), чем в контроле, указывая на низкую устойчивость ЦГД к ортостазу. Однако если до нагрузки это было связано с недостаточной АЧСС (табл. 1), то после нагрузки - с большим, чем в контроле, снижением УОК (рис. 3). Эти

данные, в соответствии с работами B.D. Levine et al. (1991, 1993), указывают, что важной причиной ортостатической неустойчивости у спортсменов с высокой работоспособностью, в том числе и после нагрузки, является снижение УОК во время ортостатического воздействия.

Кардиогемодинамическая устойчивость к ортостатическому воздействию у спортсменов в течение двух часов восстановления

Постнагрузочная гипотензия. После нагрузки САДлежл снижалось примерно на 6-8 мм рт. ст. с 30-й мин в группах BP и контроль и с 20-й мин - у спортсменов СР до конца периода наблюдения (рис. 1). Механизмы снижения САД в группах были несколько различны. В контроле гипотензия не сочеталась со снижением ни МОКдежа (р<0,1), ни ОПССдежа (р>0,1). Также, в группе BP тенденция к снижению выявлена только для ОПССдежа (с 0-30 до 1-10), что в соответствии с N.M. Raine et al. (2001) позволяет указать на важное значение перестройки барорефлекса в снижении САДдежа после нагрузки. Однако в группе СР снижение САДцежд было обусловлено, в большей мере, уменьшением МОКЛежа (р<0,05 в течение всего периода восстановления), поскольку ОПССЛЕЖЛ оставалось на исходном уровне. САДстоя после нагрузки также снижалось во всех группах примерно на 5-11 мм рт. ст. В контроле гипотензия была обусловлена, в основном, снижением ОПССстоя, а в группе спортсменов СР также, как и лежа, - уменьшением МОКСтоя- Однако у спортсменов BP постнагрузочная гипотензия в ортостазе определялась снижением ОПСС с 20 по 50 мин восстановления (р<0,05) при недостаточной компенсации со стороны МОК. __

Среднее АД

ооооооооооооо ' -г- СМ ГО •"S- Ю О ч- СМ ГО М- ю о

О I I I | 1 I I I I 1 I |

OOOOOv-v^T-i-M

ооооооооооооо л -Г-см (г) «3- lo от- см со ю о

t-J I I I I I I I 1 I I I 1

ооооот-ч— т-т-т-т— см

Лежа

Стоя

Рис. 1.

Среднее АД во время тилт-теста в течение двух часов восстановления после нагрузки

Примечание здесь и далее: сплошная линия - р<0,05 по сравнению с 0-0 в группе контроль; прерывистая линия - р<0,05 по сравнению с 0-0 в группе СР; пунктирная линия - р<0,05 по сравнению с 0-0 в группе ВР. ";

$ - р<0,1; 0,05 между ВР и К. & - р<0,1; 0,05 между СР и К._

У спортсменов период восстановления гипотензии в ортоположении был короче, чем в контроле (80 мин у спортсменов и >2 часов в контроле (рис. 1). Кроме того, восстановление гипотензии было быстрее в положении стоя, чем лежа. Восстановление САДстоя происходило за счет более быстрого возвращения к исходному уровню ОПССстоя- Механизмы более быстрого восстановления ОПСС и САД у спортсменов могут быть обусловлены повышенной деактивацией артериальных и/или кардиолегочных барорецепторов, поскольку степень снижения УОК в ответ на тилт-тест у спортсменов ВР была выше, а также - более быстрым восстановлением вазоконстрикторной способности в рабочих тканях.

Реакция ЦГД и ПГД на тилт-тест в период восстановления. На фоне постнагрузочной гипотензии во всех группах отмечалось изменение реакций показателей ЦГД и ПГД. В контроле отмечалось увеличение ДЧСС с 0-20 до 2-00, АУОК с 0-30 до 2-00 (рис. 3), снижение ДСАД с 0-10 до 0-20, АОПСС с 0-10 до 0-50, АРОКШея с 0-10 до 0-20) и ДРОКШЕЯ яшриф с 0-10 до 0-30 (рис. 4), но увеличение ДР0КАБдОм с 0-10 до 0-30 (рис. 2). У спортсменов ВР установлено увеличение АЧСС с 0-20 до 2-00, снижение АУОК с 0-50 до 2-00 (рис. 3), АОПСС с 0-20 до 0-40, ДРОКШЕя с 0-10 до 030 и АРОКШеял1ериф с 0-10 до 0-20 (рис. 4). У спортсменов СР изменилась АЧСС, АУОК (рис. 3), ДРОКШЕя, АРОКАБдом с 0-10 до 0-30 (рис. 2), АРОКщея/периф с 0-10 до 0-20 (рис. 4), а реакции (А) САД и ОПСС оставались без изменений.

Эти результаты показывают, что в первые часы восстановления во всех группах развивается снижение кардиогемодинамической устойчивости к ортостатическому воздействию и происходит напряжение механизмов поддержания церебрального кровотока. В контроле это было связано с: а) неспособностью поддерживать САДсхоя? вероятно, за счет снижения периферической вазоконстрикции в ответ на тилт-тест и б) с уменьшением эффективности перераспределения кровотока (за счет абдоминального региона) в пользу шейного региона в ортостазе. У спортсменов СР изменения реакций центральной и периферической гемодинамики на ортостаз были менее выражены и менее продолжительны. У спортсменов ВР отличительными особенностями были: а) более значительное, чем в контроле снижение АУОК, в среднем, в течение всего периода восстановления р<0,05 (рис. 3) и б) выраженное уменьшение РОКшея при тилт-тесте в первые 30 мин восстановления. Поскольку реакции АБИТОрс и АБИцОГи на тилт-тест не отличались от контроля, то у спортсменов ВР не было выявлено повышенного депонирования крови в периферических регионах после нагрузки. Следовательно, основным фактором, ответственным за выраженное

снижение VOK и МОК в ортостазе у спортсменов BP, может быть большая растяжимость и дилатация полостей сердца (B.D. Levin et al., 1991; 1993).

Важной особенностью ПГД в период восстановления у спортсменов BP было выраженное и длительное снижение АПОКШея и ДРОКщея-Несмотря на это, общая эффективность перераспределения кровотока, ДРОКшея/периф, была выше у спортсменов BP (рис. 4), чем в контроле в течение всего наблюдения, что обеспечивалось за счет большего ограничения кровотока в абдоминальном регионе (рис. 2), а также в нижних конечностях. Аналогичная картина отмечалась и у спортсменов CP (рис. 2, 4). Продолжительность снижения реакции ДРОКШея/периф У спортсменов обеих групп была меньше, чем в контроле (рис. 4) (20 мин и 30 мин соответственно), указывая на высокую скорость восстановления.

Реакция РОКабдом

о о ю о

Рис. 2. Реакция РОКдбдом на тилт-тест в течение двух часов

восстановления после нагрузки

СЕ

CP BP

о -10 -20 -30 -40 -50 -60

Реакция УОК

-4

Рис. 3. Реакция УОК на тилт-тест в течение двух часов восстановления после нагрузки

оооооооо

О I I I ■ | I I

О О О О О Т- -Г-

о о

сч со

о о ^г ю

о о

см

Реакция РОКшея/периф щ

& & & & & & & & &

оооооооооооо

Дт-МПтГЮОт-МП^Ю

О 1 I I I I I I 1 I I I

ооооо-г-т-т-т-т-т-

о о

(N1

Рис. 4. Реакция РОКшея/периф на тилт-тест в течение двух часов

восстановления после нагрузки

Таким образом, после аэробной нагрузки полного восстановления реакций кардиогемодинамических показателей к исходному уровню за 2 часа не происходит. Так, ДЧСС и АУОК, а также уровни САДлежа и АДд(лежа), Ы-УНРстоя и другие не достигли исходного уровня. Вместе с тем, параметры, участвующие в регуляции мозгового кровотока (АСАД, АОПСС и АРОКщеяХ были снижены 20 мин и восстанавливались к 30 минуте после нагрузки. При этом у спортсменов ВР периоды восстановления САДстоя (80 мин и >2 часов), ОПССстоя (50 мин и 70 мин), БИТорс/стоя (30 мин и 50 мин), БИцоги (Ю мин и >2 часов), а также ДРОКдбдом (в контроле >2 часов) и ДРОКШея/периф (20 мин и 30 мин) были короче, чем в контроле.

ВЫВОДЫ

1. В исходном состоянии, до нагрузки, у спортсменов с зысокой работоспособностью устойчивость центральной гемодинамики к ортостатическому воздействию снижена, что проявляется выраженным снижением МОК (~ -10,5% у спортсменов и ~ +7,8% в контроле) в результате недостаточного прироста ЧСС (= 28,0% у спортсменов и ~ 36,9% в контроле) и, в меньшей мере, более значительного снижения УОК в ответ на тилт-тест. Одновременно с этим у спортсменов механизмы перераспределения кровотока в пользу обеспечения шейно-головного региона во время ортостаза более эффективны, что обусловлено большим ограничением кровотока в нижних конечностях и в абдоминальном регионе.

2. Более выраженное снижение минутного и ударного объемов крови в ответ на ортостатическое воздействие у спортсменов с высокой работоспособностью происходит на фоне одинаковой степени

депонирования крови в нижних регионах тела.

3. Сразу после аэробной физической нагрузки кардиогемодинамическая устойчивость к ортостатическому воздействию снижается во всех группах, что проявляется существенным снижением шейного кровотока (= 10,7-12,6% во всех группах) и систолического артериального давления (~ 6-11 мм рт. ст. во всех группах) в положении стоя. Механизмы поддержания шейного кровотока во время ортотеста наименее устойчивы к влиянию аэробной физической нагрузки у спортсменов с высокой работоспособностью.

4. Первые два часа восстановления после аэробной нагрузки характеризуются общей дегидратацией, постнагрузочной гипотензией (максимальное снижение среднего АД в период восстановления в группах ~ 5-11 мм рт. ст. в положении лежа и стоя), снижением кровенаполнения торакального региона и парасимпатических влияний на кардиоритм (до 40 мин), увеличением кровотока в нижних конечностях (до 50 мин) уже в положении лежа во всех группах. Эти факторы оказывают влияние на кардиогемодинамическую реакцию в ответ на ортостаз после физической нагрузки. Скорость восстановления этих гемодинамических сдвигов у спортсменов выше, чем в контроле.

5. Кардиогемодинамическая устойчивость к ортостатическому воздействию в первые два часа восстановления остается сниженной во всех группах. Механизмы снижения ортоустойчивости на фоне утомления связаны с уменьшением способности поддерживать ОПСС, артериальное давление и УОК в ортостазе, а также с уменьшением эффективности перераспределения периферического кровотока в пользу шейного региона, что частично компенсируется повышенной тахикардией.

6. У спортсменов с высокой работоспособностью во время восстановления после нагрузки устойчивость центральной гемодинамики к ортостатическому воздействию остается ниже (степень снижение УОК выше), чем у не спортсменов, а эффективность перераспределения периферического кровотока в пользу шейного региона - выше за счет большего уменьшения кровотока в абдоминальном регионе и нижних конечностях.

7. В первые 20 минут после аэробной нагрузки ортостатическая устойчивость наиболее снижена, однако полное восстановление реакций центральной и периферической гемодинамики к ортостатическому воздействию превышает два часа. Скорость восстановления реакции кардиогемодинамических показателей (ДСАД, АОПСС, ДРОКщея/пегиф) на тилт-тест после стандартной аэробной нагрузки у спортсменов выше, чем у не спортсменов.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1) В практической деятельности тренерам и преподавателям физкультуры необходимо учитывать повышенный риск ортостатической неустойчивости у занимающихся в первые 20 минут после интенсивных и длительных физических нагрузок во время резкого вставания или длительного вертикального положения.

2) В функциональной диагностике при проведении ортостатических тестов для оценки регуляции сердечнососудистой системы целесообразно использование показателей, характеризующих эффективность перераспределения кровотока между шейно-головным и остальными периферическими регионами.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Попов С.Г. Реакция периферического кровотока на ортостаз на фоне физического утомления у спортсменов / С.Г. Попов, A.A. Мельников // Мат. 5-ой Всеросс. с межд. участием школы-конф. по физиологии кровообращения. М.: Изд-во: МГУ, 2012. - С. 129-130.

2. Попов С.Г. Ортостатическая устойчивость у спортсменов, тренирующихся на выносливость / С.Г. Попов, A.A. Мельников, А.Д. Викулов // Мат. XIV научно-практ. конф. "Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечно-сосудистой системы". М: ГКГ МВД РФ, 2012.-С. 213-221.

3. Мельников A.A. Механизмы поддержания ортостатической устойчивости у спортсменов после аэробных физических нагрузок / A.A. Мельников, С.Г. Попов, А.Д. Викулов // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2012. - № 9. - С. 72-77.

4. Попов С.Г. Эффекты физического утомления, вызванного аэробной физической нагрузкой, на ортостатическую устойчивость у спортсменов / С.Г. Попов, A.A. Мельников // Мат. VII межд. науч. школы «Наука и инновации - 2012 ISS SI-2012». Йошкар-Ола: МарГУ, 2012. - С. 192-196.

5. Попов С.Г Корреляция реакций показателей центральной и периферической гемодинамики на тилт-тест с физической работоспособностью / С.Г. Попов, A.A. Мельников // Ярославский педагогический вестник (Естественные науки). - 2013. - Т. 3, №2. - С. 80-85.

6. Melnikov A.A. The measurement of peripheral blood volume reactions to tilt test by the electrical impedance technique after exercise in athletes / A.A. Melnikov, S.G. Popov, D.V. Nikolaev, A.D. Vikulov // Journal of Physics: Conference Series. - 2013. - Vol. 434. - 012055. doi:10.1088/1742-6596/434/1/012055.

7. Мельников A.A., Механизмы роста ортостатической устойчивости у спортсменов / A.A. Мельников, С.Г. Попов, А.Д. Викулов // XXII съезд Физиологического общества имени И.П.Павлова. Тезисы докладов. -Волгоград: Изд-во ВолгГМУ, 2013. - С. 342-343.

8. Попов С.Г. Полисегментный биоимпедансный анализ распределения крови в ответ на тилт-тест у спортсменов / С.Г. Попов, A.A. Мельников // Сборник трудов III Всеросс. молодежной школы-семинара «Инновации и перспективы медицинских информационных систем». Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2013. - С. 179-184.

9. Мельников A.A. Восстановление ортостатической устойчивости после аэробной нагрузки у спортсменов / A.A. Мельников, С.Г. Попов, А.Д. Викулов // Сборник мат. VII Всеросс. с межд. участием школы-конференции по физиологии мышц и мышечной деятельности. Москва. Графика-Сервис, 2013. - С. 112.

10. Мельников A.A. Анализ распределения сердечного выброса в ответ на ортостатический стресс у спортсменов с помощью импедансного метода / A.A. Мельников, С.Г. Попов, А.Д. Викулов // Спортивная медицина: наука и практика. - 2013. - Т. 1 (10) приложение (Мат. III Всероссийского конгресса с межд. участием «Медицина для спорта-2013»), - С. 180-182.

11. Мельников A.A. Исследование регионального перераспределения кровотока у спортсменов в условиях ортостатического воздействия / A.A. Мельников, С.Г. Попов, Д.В. Николаев // Спортивная медицина: наука и практика. - 2013. - № 3. - С. 33-39.

12. Мельников A.A. Сравнение кардиогемодннамической устойчивости к ортостазу у спортсменов с разным уровнем физической работоспособности / A.A. Мельников, С.Г. Попов // Вестник спортивной науки. - 2013. - № 4. — С. 39-44.

13. Мельников A.A. Биоимпедансный анализ депонирования крови в периферических регионах во время тнлт-теста у спортсменов / A.A. Мельников, С.Г. Попов, Д.В. Николаев // Регионарное кровообращение п микроциркуляция. - 2013. - Т.12. - № 4. - С. 61-69.

Подписано в печать 22.04.2014. Times New Roman Формат 60x84/16. Усл. п.л. 1.0. Тираж 100 экз. Заказ № 110 Типография ЯШУ им. К.Д. Ушинского

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Попов, Сергей Геннадьевич, Архангельск

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского»

На правах рукописи

04201459684 ПОПОВ СЕРГЕЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

УСТОЙЧИВОСТЬ ЦЕНТРАЛЬНОЙ И ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ ГЕМОДИНАМИКИ К ОРТОСТАТИЧЕСКОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ У СПОРТСМЕНОВ ПОСЛЕ АЭРОБНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ

НАГРУЗКИ

03.03.01 - Физиология Диссертация

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Мельников Андрей Александрович

ЯРОСЛАВЛЬ-2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................................................3

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................................8

1.1. Проблема кровообращения во время ортостатического воздействия......................................8

1.2. Состояние ортостатической устойчивости у спортсменов.....................................................23

1.3. Ортостатическая устойчивость на фоне восстановления после физических нагрузок..........31

ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ......................................................39

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.................................................48

3.1. Изменение кардиогемодинамических показателей в ответ на тилт-тест в исходном состоянии до физической нагрузки............................................................................................48

3.2. Изменение кардиогемодинамических показателей в ответ на тилт-тест через 10 минут после физической нагрузки.........................................................................................................59

3.3. Изменение кардиогемодинамических показателей в ответ на тилт-тест в течение двух часов восстановления после физической нагрузки....................................................................80

3.4. Взаимосвязь изменения показателей кровенаполнения и гемодинамики с потерей веса во время физической нагрузки.........................................................................................................80

3.5. Определение периода сниженной устойчивости центральной и периферической гемодинамики к ортостатическому воздействию.......................................................................80

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ СОБСТВЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ....................................................80

4.1. Кардиогемодинамическая устойчивость к ортостатическому воздействию у спортсменов в исходном состоянии до физической нагрузки.........................................................................80

4.2. Кардиогемодинамическая устойчивость к ортостатическому воздействию у спортсменов сразу после аэробной физической нагрузки...............................................................................80

4.3. Кардиогемодинамическая устойчивость к ортостатическому воздействию у спортсменов в течение двух часов восстановления после аэробной физической нагрузки...........................80

ВЫВОДЫ.........................................................................................................................................80

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ...........................................................................................80

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ В ТЕКСТЕ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ НА РИСУНКАХ......80

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................................................80

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. При переходе тела из горизонтального в вертикальное положение, или в ортостаз, под влиянием сил гравитации происходит аккумуляция крови в венозной системе нижней части тела, что ведет к снижению венозного возврата, систолического и сердечного выброса, провоцируя уменьшение артериального давления и мозгового кровотока [5, 27]. Если механизмы регуляции сердечно-сосудистой системы не срабатывают в должной мере, церебральный кровоток может нарушиться, приводя, в конечном итоге, к ортостатическому обмороку [182; 202; 222]. Несмотря на «ежедневную ортостатическую тренировку», в повседневной жизни синдром ортостатической неустойчивости достаточно распространен среди населения. Например, в США на 1999 год выявлено около полумиллиона лиц с симптомами ортостатической неустойчивости в форме ортостатической тахикардии [182]. Таким образом, проблема ортостатической неустойчивости человека является достаточно актуальной.

Физическая тренировка обеспечивает совершенствование механизмов регуляции и производительность аппарата кровообращения во время мышечной деятельности [1; 14; 21; 65; 136], однако побочным эффектом может быть снижение кардиососудистой устойчивости к ортостазу у спортсменов с высоким уровнем развития максимального потребления кислорода [136; 180]. Более того, проблема ортостатической неустойчивости существенно обостряется на фоне утомления, после длительных физических нагрузок [54; 139; 156]. Так, показано, что до 30% участников марафона после забега испытывают синдром ортостатической неустойчивости в виде предобморочных симптомов во время активного ортотеста [95; 96].

после аэробных нагрузок, знание которых имеет важное значение в спортивной физиологии и медицине, а также в практике спортсменов.

Цель работы - определить устойчивость центральной и периферической гемодинамики к ортостатическому воздействию у спортсменов до и после аэробной физической нагрузки. Задачи исследования:

Научная новизна

Впервые для оценки периферической гемодинамики и перераспределения кровотока в пользу шейно-головного региона во время ортостатического воздействия использован новый методический подход - полисегментная импедансметрия, позволяющая одновременно определять кровенаполнение, а также пульсовой и региональный объемы крови в обеих руках и ногах, абдоминальном и шейно-головном регионе. Впервые показано, что у спортсменов эффективность перераспределения кровотока в пользу обеспечения шейного региона во время тилт-теста повышена за счёт ограничения кровотока в нижних конечностях и абдоминальном регионе. В работе получены подтверждения, что депонирование крови в нижних регионах тела: нижних конечностях и абдоминальной части туловища, у спортсменов с высокой работоспособностью не отличается от контроля и не является причиной более значительного снижения сердечного выброса в ответ на тшгг-тест.

Получены новые данные о снижении ортостатической устойчивости в первые минуты после аэробной физической нагрузки. В частности, показано, что у нетренированных лиц значительно снижается способность поддерживать артериальное давление за счет ослабления периферической вазоконстрикции, а у высоко работоспособных спортсменов во время ортостаза в большей мере снижается шейный кровоток при сохранении исходной реакции центральной гемодинамики.

Впервые установлено, что совокупность признаков в виде повышенной тахикардии, большей степени снижения систолического АД и УОК, уменьшения способности поддерживать ОПСС и шейный кровоток во время тилт-теста характеризует снижение ортостатической устойчивости в постнагрузочный период. Наибольшая степень снижения устойчивости центральной гемодинамики и шейного кровотока наблюдается в первые 20 минут после нагрузки, а период полного восстановления исходного состояния кардиогемодинамики превышает два часа.

Теоретическая и практическая значимость

механизмов ее снижения под влиянием острых физических нагрузок различной интенсивности у спортсменов.

Основные положения, выносимые на защиту

3. Аэробная физическая нагрузка снижает кардиогемодинамическую устойчивость к ортостазу. Это проявляется в повышении реакции ЧСС, выраженном уменьшении систолического АД и УОК, снижении прироста ОПСС и уменьшении шейного кровотока во время тилт-теста по сравнению с их реакцией до нагрузки.

4. Период наименьшей устойчивости основных кардиогемодинамических параметров к ортостазу после аэробной нагрузки составляет 20 мин, однако

полное восстановление ортостатической устойчивости превышает два часа.

Степень достоверности и апробация результатов Достоверность полученных результатов определяется достаточным количеством обследованных высоко квалифицированных спортсменов и неспортсменов; использованием адекватных задачам и автоматизированных методик исследования; применением современных методов математической статистики для обработки первичных данных; а также широкой апробацией результатов в рецензируемых изданиях.

Результаты диссертации доложены и обсуждены на: научно-практической конф. "Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечно-сосудистой системы" (Москва, 2012); 5-ой Всеросс. с межд. участием школе-конф. по физиологии кровообращения (Москва, 2012); XII Всеросс. научно-техн. конф. «Медицинские информационные системы» (Таганрог, 2012); 7-ом межд. науч. школе «Наука и инновации - 2012 ISS SI-2012» (Йошкар-Ола, 2012); 7-ой Всеросс. с межд. участием школе-конференции по физиологии мышц и мышечной деятельности (Москва, 2013); XVth Intern. Conf. on Electrical Bio-Impedance and theXIVth Conf. on Electrical Impedance Tomography (Heilbad Heiligenstadt, Germany, 2013); XXII съезде Физиологического общества имени И.П. Павлова. (Волгоград, 2013); III Всеросс. молодежной школе-семинаре «Инновации и перспективы медицинских информационных систем» (Ростов-на-Дону, 2013).

По результатам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 5 в журналах списка ВАК РФ, и 1 в международном издании базы "Scopus".

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 180 страницах и состоит из введения, обзора литературы (3 подглавы), главы, описывающей организацию и методы исследования, 5 подглав с изложением результатов собственных исследвоаний, обсуждения (3 подглавы), выводов, практических рекомендаций и списка литературы, который включает 46 отечественных и 185 иностранных источников. Диссертация содержит 101 рисунок и 12 таблиц.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Проблема кровообращения во время ортостатического воздействия

Понятия «ортостаз» и «ортостатическая неустойчивость». Ортостаз -вертикальное положение тела, происходит от греческого «orto» - «прямой» и «stasis» - состояние «неподвижности» или «равновесия». При переходе из горизонтального положения в вертикальное положение, или в ортостаз, возникает напряжение систем, регулирующих аппарат кровообращения. Степень напряжения возрастает при увеличении продолжительности ортостаза [151; 182]. Основная причина напряжения регуляторных систем в ортостатическом положении -это аккумуляция крови в венозной системе нижней части тела, вызванная силами гравитации, что ведет к падению центрального венозного давления, циркулирующего объема крови и снижению поступления крови в сердце [5; 27]. Как следствие сниженного венозного возврата сердечный выброс уменьшается, провоцируя снижение артериального давления. Если механизмы регуляции сердечно-сосудистой системы не срабатывают в должной мере, перфузия головного мозга может критически снизится и спровоцировать, в конечном итоге, ортостатический обморок - потерю сознания [182; 222].

Ортостатическая неустойчивость - это состояние, характеризуемое неспособностью находиться в вертикальной позе вследствие появления симптомов нарушения сознания, проходящих в положении лежа [182; 202; 222]. Наиболее типичными симптомами ортостатической неустойчивости являются: снижение когнитивных функций, потемнение и мурашки в глазах, головная боль, усталость, снижение (чаще) или увеличение артериального давления, слабость, тошнота, боли в животе, потливость, дрожь, непереносимость физических нагрузок [182; 202]. Часть симптомов (потливость, тошнота, падение артериального давления) связана с активностью автономной нервной системы, но многие другие (потеря когнитивных функций, головокружение и потеря сознания) обусловлены дисфункцией высших отделов центральной нервной системы (корковых центров). Ключевым патофизиологическим механизмом развития ортостатической не-

устойчивости является нарушение церебрального кровотока в результате неадекватной регуляции сердечно-сосудистой системы в ответ на ортостатическое воздействие. Ортостатическая неустойчивость у разных пациентов имеет различные патогенетические механизмы. К наиболее типичным формам ортостатической неустойчивости относят постуральную гипотензию и постуральную тахикардию [32; 182]. Типичными проявлениями ортостатической гипотензии является снижение систолического артериального давления (АДс) на 20 мм рт. ст. и диастоли-ческого артериального давления (АДд) на 10 мм рт. ст. через 3 мин вертикального неподвижного положения [32; 88]. Симптомом постуральной тахикардии является устойчивое повышение ЧСС свыше 30 уд/мин или превышение 120 уд/мин в положении стоя [88; 92; 151]. По данным D. Robertson [182], постуральная тахикардия является наиболее многочисленной формой ортостатической неустойчивости, а в 1999 году в США выявили около 500000 пациентов с симптомами данной формы.

К форме ортостатической неустойчивости относится так называемая «начальная ортостатическая гипотензия» («initial orthostatic hypotension») [32; 225], которая возникает в первую минуту после вставания из положения лежа у каждого человека [202; 222]. Данный вид гипотензии является кратковременным и самопроходящим, его появление связано с задержкой работы артериального ба-рорефлекса. Даже здоровый человек в первую минуту после резкого вставания кратковременно испытывает легкие симптомы ортостатической неустойчивости. Ортостатическая неустойчивость может проявляться также в различных патофизиологических состояниях, например, при различных заболеваниях на фоне воспаления [202], после пребывания в условиях гипокинезии [23; 43], дегидратации организма [80], или после длительных физических нагрузок [28, 156]. В последние годы ведутся интенсивные исследования механизмов различных форм ортостатической неустойчивости [43; 88; 92; 202; 222]. Проблема ортостатической неустойчивости является достаточно распространённой, так вазовагальный обморок испытывают хотя бы 1 раз в жизни около 40% всего населения земли [151], при-

мерно половина случаев встречается у пожилых лиц старше 60 лет [29; 169]. Существенное с�

Информация о работе

Попов, Сергей Геннадьевич
кандидата биологических наук
Архангельск, 2014
ВАК 03.03.01

Диссертация

Устойчивость центральной и периферической гемодинамики к ортостатическому воздействию у спортсменов после аэробной физической нагрузки - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы