Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние физических упражнений на физиологические показатели организма в условиях горной гипоксии и субтропического климата Эфиопии

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние физических упражнений на физиологические показатели организма в условиях горной гипоксии и субтропического климата Эфиопии"

На правах рукописи

_______.,/-;

Вондимтека Тесфайе Дессалегн

ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ОРГАНИЗМА В УСЛОВИЯХ ГОРНОЙ ГИПОКСИИ И СУБТРОПИЧЕСКОГО КЛИМАТА ЭФИОПИИ

03.03.01 - физиология

14 ОКТ 2015

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Астрахань - 2015

005563293

005563293

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Шаов Мухамед Талнбович Официальные оппоненты:

Нестеров Юрий Викторович, доктор биологических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет», кафедра физиологии, морфологии, генетики и биомедицины, профессор

Дорохов Евгений Владимирович, кандидат медицинских наук, доцент, ГБОУ ВПО «Воронежский государственный медицинский университет им. H.H. Бурденко», кафедра нормальной физиологии, заведующий кафедрой

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Волгоградская государственная академия физической культуры», г. Волгоград

Защита состоится « 20 » ноября 2015 г. в 14:00 часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 212.009.01 при ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет» по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, ауд. 101.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет» по адресу: 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а и на сайте http://www.asu.edu.ru

Автореферат разослан «So»fe/fTX^L iL2015 r.

Ученый секретарь

диссертационного совета ~ •"*''."— Курьянова Евгения Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Способность общества в целом нормально функционировать во многом зависит от физического, психического и социального благополучия людей. Физическая активность является признанной материальной базой поддержания хорошего здоровья. Она способствует, например, снижению риска сердечно-сосудистых заболеваний, диабета, остеопороза и некоторых видов рака, а также значительно снижает стресс. Достаточное количество физической активности поддерживает лучше состояние здоровья и физической работоспособности человека, так как при этом тренируется дыхание — синоним жизни (Dumspiro-spero) и сердечная деятельность.

Большая часть нынешнего интереса к дыхательной сердечной подготовке началась в 1968 году с публикации своей работы Кеннета Купера: термин «аэробика» стал общим (термин) для описания всех форм низкой интенсивности упражнений, направленных на улучшение кардио-респираторной выносливости (Powers & Dodd, 1985). Более того, все кардиореспираторные упражнения стали называть фитнес - аэробикой.

Кардиофитнес дыхания (аэробика) — особая форма мышечной выносливости. Это эффективность работы сердца, легких и сосудистой системы по доставке кислорода рабочей мышечной ткани, так чтобы длительность физической работы могла быть сохранена. Способность организма человека для доставки кислорода к работающим мышцам зависит от многих конкретных физиологических параметров. Однако, как отмечают исследователи, сердечнососудистый фитнес должен быть основой и наиболее важным аспектом любой фитнес-программы, направленной на улучшение кардиореспираторной системы организма.

Американский институт медицины и спорта (2000) имеет данные о том, что регулярные физические нагрузки низкой интенсивности приводят к улучшению сердечно-сосудистой функции, которая наиболее достоверно подтверждается увеличением функциональных возможностей сердечнососудистой системы за счет увеличения максимального потребления кислорода. Величина повышалась путем подготовки специальной программы с

определением частоты, интенсивности и продолжительности кардиоресператорных упражнений, а также первоначального фитнес-статуса личности. Отмечается, что изменения в сердечно-сосудистой функции проявляются в состоянии покоя и во время упражнений в режиме максимальной и минимальной интенсивности.

На основе этих исследований в области здравоохранения определили, что различные по интенсивности аэробные тренировки в различной степени влияют на аэробные возможности организма (Б.А.Огаги е1 а1, 2002). Затем проведенные рядом авторов (Томпсон и др., 1991; Бургомистр и др., 2008) анализы изменений У02 Макс, ЧСС, САД, и ДАД, лактата крови под влиянием различных фитнес-упражнений (аэробные и анаэробные танцы, ШМТ, ЕТ) показал, что низкоинтенсивные воздействия дают наибольший эффект и способствуют формированию метаболической адаптации.

В настоящее время фитнес-центры в различных городах Эфиопии (организации, университеты и колледжи) широко используют непрерывный тип аэробных танцевальных движений в качестве фитнес-программы. Однако у фитнес-инструкторов и клиентов есть некоторые ограничения из-за типа аэробных упражнений, в связи с чем возникает проблема альтернативных режимов кардиореспираторных фитнес-программ.

Цель работы. Признавая выше изложенные положения в плане этой проблемы уникальной целью нашей работы было изучение действия двух режимов аэробных фитнес-упражнений на физиологические показатели организма людей, находящихся в специфических условиях жизни — горной гипоксии и субтропического климата Эфиопии.

Задачи исследования:

1. Разработать две фитнес-программы в режиме аэробных танцев и игр с мячом.

2. Выявить характер влияния испытуемых режимов на резервы здоровья

3. Вскрыть физиологические механизмы действия испытуемых фитнес-программ

4. Исследовать электрофизиологические механизмы эффективности изучаемых режимов фитнес-упражнений.

5. Определить возможности испытуемых упражнений для повышения высотоустойчивости организма.

Научная новизна

• Впервые исследовано действие двух видов фитнес-упражнений высокой интенсивности (аэробные танцы) и низкой интенсивности (игры в мяч) на физиологические функции организма человека в условиях горной гипоксии и субтропического климата Эфиопии.

• Получены результаты в пользу преимущественно благоприятного влияния фитнес-упражнений низкой интенсивности на адаптационные резервы организма человека.

• Испытуемые режимы могут быть основой для разработки нового способа адаптации к высотной гипоксии.

• Экспериментально установлено, что под воздействием «голоса» сердца тренированного фитнес-упражнениями происходит снижение концентрации Н202 в биоэлектролитах, что может быть универсальным физиологическим механизмом кардиореспираторной адаптации организма.

Теоретическая значимость. Результаты работы подтверждают ранее полученные на экспериментальных животных (A.M. Герасимов, Н.В. Деленян, М.Т. Шаов,1998) с помощью барофизиологчиеской техники данные о том, что только прерывистая (импульсная) тренировка к гипоксии формирует состояние адаптации в организме на клеточно-молекулярном уровне биологической интеграции. Исследование имеет большое теоретическое значение в гипоксикологии и адаптационной высокогорной физиологии для изучения проблемы специфичности приспособительных реакций в различных условиях горных регионов.

Практическая значимость. Испытанные в работе технологии могут иметь практическое значение для систем здравоохранения, горовосхождения, физкультуры и спорта. Кроме того, на основе свойств упражнений «игра в мяч» (частота, время, амплитуда и др.) возможно создание импритинг-технологии для неинвазивной коррекции адаптационных резервов здоровья человека.

Внедрение результатов исследования в практику. Результаты исследования применяются в лекционном курсе «Основы адаптационной физиологии и медицины» и научно-исследовательской лаборатории КБГУ-РАН «Биофизика нейроинформационных технологий» на Биологическом факультете КБГУ. Кроме того, они нашли применение в лекционном и практическом курсе по спортивной физиологии и спортивной медицине в университете г. Бахр-Дар Эфиопии.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

• Работа выполнялась в городе Бахар-Дар, расположенного в области Амхара в Эфиопии на высоте 1800 метров в условиях субтропического климата со среднегодовой температурой в диапазоне 16-21°С с перепадами до 35°С.

• Исследование проведено с участием студентов и аспирантов факультета естественных наук Бахардарского университета. До начала участникам объясняли цели и задачи исследования, анкетировали физические данные (РАЫ-О). Регистрировались истории здоровья и протоколировалось согласие каждого участника на проведение исследований (АСБМЗ, 2006). В итоге этих мероприятий были отобраны 90 добровольцев мужского пола от 22 до 26лет, которые были разделены на три равные группы, каждая из которых состояла из 30 участников.

• Исследовался эффект воздействия двух типов упражнений - аэробные нагрузки (группа 1) и игры в мяч (футбол, баскетбол, гандбол) -группа 2. Группа, которая не получала никакой нагрузки, была определена как контрольная (группа 3). Группы 1 и 2 проходили программу тренировок три раза в неделю по 45-50 минут в течение 8 недель. Все группы поддерживали обычное пищевое поведение до завершения исследования.

• Данные были собраны из хронологических, морфологических (физических) и физиологических переменных (источники). Хронологические данные: возраст в годах; морфологические: рост в сантиметрах; вес в кг и состав тела в процентах. Физиологические параметры: сердцебиение за минуту; артериальное давление в мм рт.ст.; объем максимального кислорода в мл / кг / мин, объемом

углекислого газа в крови в процентах; резервы здоровья (адаптационный потенциал - АП) организма и Н202 см.

• Для сбора данных использовали два аппарата и два теста, один из которых тест производительности поля. Высота в см измерялась ростомером; Состав массы и тела измеряли на аппарате OMRON с помощью мониторов и масштабной модели HBF-514. Физиологические переменные, такие как ритм сердечных сокращений в минуту, систолическое и диастолическое артериальное давление измеряли с помощью цифровых мониторов артериального давления. Тест для измерения максимального объема потребления кислорода во время упражнений (V02max) в мл / кг / мин и количество в процентах углекислого газа в крови (%С02) проводили испытаниями Купера, Теста задержки дыхания соответственно и доплеровская тахокардиография и импульсная полярография для регистрации Н202 в биоэлектролитах.

• Для того, чтобы собрать данные для выбранных показателей был впервые введен следующий способ. До начала выполнения упражнений измеряли вес, состав тела, кровяное давление, частоту сердечных сокращений и измерение процент С02 в крови, Н202, а также проводили измерения в течение первых трех дней, а затем после проведения физических упражнений делали тест для определения V02max в ближайшие три дня подряд.

• Все измерения были сделаны при участии выпускников, студентов, и опытных тренеров, преподавателей спортивных дисциплин, а также под руководством главного научного сотрудника.

• Биометрическая обработка результатов исследования проводилась по программе SPSS 20 в варианте ANOVA.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Испытанные фитнес-упражнения способны нормализовать адаптационный потенциал организма человека в условиях горной гипоксии и субтропического климата Эфиопии.

2. Качество динамики АП организма под воздействием низкоинтенсивной фитнес-программы выше, так как при этом уровень напряжений АП снижается до нуля.

3. Физиологическими механизмами возрастания адаптационных резервов организма могут быть качественные изменения (нормализация и стабилизация) уровня С02 в крови, V02max, ЧСС, жирового обмена и

н2о2

4. Под воздействием «голоса» кардиофитнеса уровень Н202 значительно снижался в биоэлектролитах, что может быть важнейшим механизмом адаптации, так как при этом неизбежно возрастает 02, энергопродукция и нормализуется тонус.

5. Кардиореспираторные фитнесс-программы повышают устойчивость организма к высокогорной гипоксии даже в лонгитюяневных условиях.

Апробация работы. Апробация работы. Основные результаты исследования доложены и обсуждены на: международной конференции «Влияние липидного состава тела на максимальное потребление кислорода», XXII съезд физиологического общества (Волгоград, 2013 г); «Изменение адаптационного потенциала и диоксида углерода в организме в условиях горной гипоксии и субтропического климата под воздействием физических упражнений», Научная конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (Эльбрус, 2015);

«Влияние двух видов аэробных упражнений на адаптационный потенциал организма в условиях высокогорного и субтропического климата под воздействием 8-недельной физической программы тренировок».

Обсуждена на научном семинаре кафедры физиологии человека и животных биологического факультета Кабардино-Балкарского

государственного университета им. Х.М. Бербекова (2014).

Публикации по теме диссертации. Основные результаты исследования получили отражение в 6 научных публикациях, в том числе 4 - в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ, 1 публикация в международной печати (Канада, Journal of science, education and culture, 2014).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 130 страницах и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, глав, содержащих результаты собственных исследований и их обсуждение, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы,

включающего 174 отечественных и 38 работ иностранных авторов. Работа иллюстрирована 13 таблицами и 14 диаграммами.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ 1. Влияние физических упражнений на адаптационный потенциал организма в трех экспериментальных группах

В условиях высоты 1800 метров и субтропического климата значение АП у 30 участников исследования (ЕХ СР-1) в среднем составило 2,14±0,04, что соответствует напряжению механизмов адаптации. В другой группе также в количестве 30 человек (ЕХ ОР-2) адаптационный потенциал равнялся в среднем 2,11±0,01 баллам, что говорит о пограничном состоянии резервов здоровья. В контрольной группе (30 чел) значение АП равнялось в среднем 1,98±0,05 -близко к удовлетворительному уровню (таб.). Следовательно, постоянное нахождение в условиях высокогорной гипоксии на фоне температурного комфорта ослабляет механизмы резервов здоровья в организме человека, о чем говорят выявленные значения АП.

Воздействия испытуемых режимов физических упражнений привели к следующим изменениям АП в организме участников исследования. Так, в группе 1 среднее значение АП оказалось равным 1,89±0,04 удовлетворительный уровень. В группе 2 значение исследуемого показателя равнялось в среднем 1,83±0,03 - удовлетворительный уровень адаптации. Установившиеся в этих группах в результате воздействия физических упражнений значения АП обладают высокой степенью достоверности (р<0,001). В контрольной группе происходили лишь незначительные (р>0,05) колебания АП у участников исследования. При этом значение АП в контрольной группе сдвигалось в сторону снижения резервов здоровья.

Следует отметить, что качество сдвигов АП в организме людей второй группы (игры в мяч) выше по сравнению с первой группой (аэробика), о чем говорят численные значения динамики АП и показателя надежности (табл. 1) результатов биометрического анализа.

Из таблицы 1 можно отметить, что произошло положительное изменение в показателях АП до и после физических упражнений в 1 и 2 группах. В контрольной группе начинается ухудшение АП.

В пользу этого говорят также соотношения участников исследования с различными уровнями адаптационных возможностей.

Таблица 1

Изменение средних значений адаптационного потенциала организма под воздействием физической нагрузки

№ Группы Нагрузка До нагрузки (Ма±т) После нагрузки (Ма±т)

1 Аэробика 2,14±0,04 1,89±0,04*

2 Игры в мяч 2,11±0,00 1,83±0,03*

3 Контроль 1,98±0,05 1,95±0,05

*- р<0,001

Так, до начала исследования количество молодых людей с напряжением механизмов адаптации в группе 1 (аэробика) было 62,54%. А с удовлетворительной адаптацией - 37,6%. После физических упражнений количество людей с напряжением механизмов адаптации снизилось до 7,1%, а до уровня удовлетворительной адаптации поднялись 92,9% участников исследования.

В группе 2 (игра в мяч) на удовлетворительном уровне адаптации до начала работы были 53,85% людей, а напряжение механизмов адаптации имели 46,15% участников исследования. После физических упражнений на удовлетворительный уровень адаптации перешли 100% участников исследования.

В контрольной группе в начале исследования был 100% удовлетворительный уровень АП. После проживания в условиях горной гипоксии, но без физических упражнений, в течение 8 недель 42% участников перешли на уровень напряжения АП.

Результаты АЖ)УА показывают изменение адаптации между экспериментальными группами в значениях Р равным 5.38, что является значимым (р<0,05). Это означает, что есть существенные различия между группами в отношении адаптационного потенциала в результате физических упражнений.

На основе исследования можно отметить, что среднее значение изменения между ЕХ ГГТ-1 и ЕХ ОР-З; ЕХ СР-2 и ЕХ СР-З показывает, что аэробные танцы и упражнения игры в мяч оказывают однонаправленное воздействие на изменение потенциала адаптации ниже 2.11 балла. Согласно Шаову М.Т., Пшиковой О.В. и Курданову Х.А. (2013), значение в 2.11 балла говорит о том, что интенсивность функциональных итераций на всех уровнях физиологической иерархии занимает «пограничное» положение между порядком (гармонирует) и хаосом. Изменение АП в группе 1 до 1,89 баллов говорит о возрастании уровня «гармонии» на 10,42% путем снижения «хаоса» в организме испытуемых.

Такие же качественные изменения происходят в группе 2, но еще в большей степени, т.к. при этом резервы здоровья возрастают на 13,3% (1,83).

Следовательно, на основании этого можно говорить о преимуществе упражнений с мячом перед тренировками в режиме аэробики.

Действительно, как показывают результаты представленной работы, пребывание в условиях горной гипоксии температурного комфорта (субтропики) привело к перенапряжению механизмов адаптации у значительной части молодых людей в целом от 26,4 до 62,5%.

На фоне этого, как показало настоящее исследование, физические упражнения, имитирующие умеренные импульсно-гипоксические сеансы, повышли АП организма людей на 92,9% (группа 1) и 100% (группа 2). При этом состояние адаптационных возможностей организма превращаются из стресса в доминирующее удовлетворительное состояние. Этот вывод поддерживается в исследованиях влияния тренировки на выносливость и адаптации сердечно-сосудистой системы.

Действительно, как уже отмечено, пребывание в условиях горной гипоксии привело к перенапряжению механизмов адаптации у значительной части молодых людей в целом от 26,4 до 62,5%.

Причинами этого могут быть избыточная легочная вентиляция («вымывает» С02 из артериальной крови), возникающий информационный (учебный) стресс у студентов (повышает уровень АФК), субтропический климат с устойчиво высокой температурой (часть НЮ2 не используется клетками). В интеграции эти факторы дают увеличение АД, сужение артериол и перегрузку сердца в 1,5-2,5 раза, уменьшение времени отдыха миокарда,

нарушение доставки 02 к клеткам. Ситуация усугубляется еще и тем, что снижение уровня С02 способствует повышению выхода АФК и ПОЛ в межклеточное пространство.

После аэробных упражнений сердечно-сосудистая система и ее компоненты проходят через различные изменения приспособительного характера. Масса и объем сердца увеличивается, а сердечная мышца подвергается гипертрофии. Левый желудочек, который адаптируется в наибольшей степени, и размеры камеры увеличиваются в результате тренировок на выносливость (R.H.Fagard, 1996)

Известно, что после тренировок на выносливость во время отдыха частота пульса значительно уменьшается. Человек с частотой пульса 80 уд / мин может ожидать ее сокращение на 10 уд / мин в условиях отдыха (.Г.Н.МШтог & В.Ь.СобШ1 , 2005)

Установлено также, что адаптированный к нагрузкам человек может иметь ЧСС 50 уд/мин, т.е. так называемая адаптационная брадикардия. Систолическое и диастолическое артериальное давление также снижается в покое и при субмаксимальной нагрузке после аэробной тренировки (Е.Р.Соу1е, М.к.НешшеЛ ,А.Я. Сап, 1986).

Следовательно, адекватный уровень физической нагрузки восстанавливает и поддерживает в нормальном состоянии организм исследуемого контингента и, в том числе, важнейшую для АП кардиореспираторную систему, о чем говорят результаты настоящего исследования.

Влияние испытуемых упражнений на содержание двуокиси углерода в организме обследуемых людей Таблица 2 показывает, что были получены следующие результаты в группах обследования до и после действия упражнений. Среднее время задержки дыхания до воздействия упражнений было 24.83+ 1,81 секунды, а значение концентрации С02 в крови было равно 4,47%, в то время как в условиях последствия было обнаружено, что дыхание 44.33+ 1,57 секунды, а концентрация С02 - 5,72%. Изменение времени задержки дыхания для этой группы было в среднем 19,70 секунды. Р значение показывает 0,0001. Это

означает, что есть существенное изменение времени дыхания после 8 недель тренировки в режиме свободной танцевальной аэробики.

Следовательно, в группе 1 (аэробика) под воздействием фитнес-аэробики концентрация С02 в крови возросла с 4,72 до 5,72%. Это означает, что уровень кровообращения в жизненно важных органах согласно данным литературы (Ю.Н. Мишустин, 2007 и др.) возрастает с 78,68до 95,33%. Следует отметить, что конкретно кровоснабжение головного мозга при этом возрастает на 27,11%.

Таблица 2 также показывает среднее значение времени дыхания испытуемых и второй группы. Среднее значение задержки дыхания до испытания было 27,40 + 2,07 секунд, а значение концентрации С02 в крови было равно 4,87%, в то время как после игр было установлено, что задержка дыхания 55.83+4,64 секунды, а концентрация С02 в крови 6,30%.

Таблица 2

Изменение физиологических показателей дыхания в условиях высокогорной гипоксии и субтропического климата под воздействием

( шзических упражнений

№ групп Вид воздействия Показатели Исходные значения После воздействия

1 Аэробика ВЗД (сек) 24,83+1,81 44,33+1,57*

С02(%) 4,74 5,72

2 Игры в мяч ВЗД (сек) 27,40±2,07 55,83+4,64*

С02(%) 4,87 6,30

3 Контроль ВЗД (сек) 24,80+2,07 29,23+1,80

С02(%) 4,74 4,95

* - Р<0,001

Среднее время задержки дыхания для ЕХ ОР-2 было в целом 28,43 секунды при Р значении 0,0001. Это означает, что есть существенное возрастание показателя дыхания после 8 недель упражнений «Игры в мяч».

В таблице 2 приведены средние значения времени задержки дыхания 24,80+2,07 и 29,23+1,80 секунд до и после 8 недель проживания на высоте 1800 метров контрольной группы. Это значение равно 4,74% и 4,95% от концентрации С02 в крови соответственно. Прирост времени изменения

дыхания для ЕХ СР-З был всего 4,43 секунды при р>0,05, что означает, что нет существенного изменения дыхания по времени после 8 недель проживания участников исследования в условиях горной гипоксии и субтропического климата.

С другой стороны, значительное и существенное возрастание исследуемых показателей в группе 2 убедительно свидетельствует о более высоком эффекте упражнений с мячом, так как прирост ВЗД на 28,43% и полная нормализация уровня С02 до 6,30% обеспечивает организму 100% снабжение жизненно важных органов кровью. Кроме того, возрастание концентрации С02 в целом на 1,43% говорит об увеличении уровня кровообращения головного мозга на 35,8%.

В пользу этого говорят также соотношения участников исследования с различными уровнями адаптационных возможностей системы дыхания. Так, до начала исследования количество молодых людей с нормой задержки дыхания в группе 1 (аэробика) было 6,66%, а в зоне риска - 93,33%. После физических упражнений количество людей с нормой задержка дыхания увеличилась до 56,67%, а уровень в зоне риска по задержке дыхания равнялся 43,33% участников исследования.

В группе 2 (игры в мяч) на уровне нормы задержки дыхания до начала работы были 16,67% людей, а напряжение задержка дыхания имели 83,33% участников исследования. После физических упражнений на норма уровень задержка дыхания перешли 63,33%, а в зоне риска по задержке дыхания оставались 36,67% участников исследования. В контрольной группе в норме уровень задержки дыхания до начала работы был у 3,33% людей, а напряжение задержки дыхания имели 96,67% участников исследования. После 8 недель проживания в условиях горной гипоксии и субтропического климата уровни дыхания людей в контрольной группе оставались без изменений.

Результаты АЫОУА показывают изменение задержки дыхания между экспериментальными группами, что в значениях Р составляет 17.16, с уровнем значимости р<0,05. Это означает, что есть существенные различия между экспериментальными группами в отношении задержки дыхания в результате соответствующих физических упражнений.

Под воздействием физических упражнений, как показали результаты работы, происходило достоверное возрастание значений исследуемых

показателей: в группе 1 ВЗД составило в среднем 44,33±1,57 сек, а уровень С02 возрастал до 5,72% . В группе 2 ВЗД достигало в среднем 55,83±4,64 сек, а С02 - 6,30%. Возрастание концентрации С02 на 1,43 в организме свидетельствует об увеличении просвета мелких сосудов в ткани головного мозга на 28,6% у людей 2 опытной группы. Следовательно, за этим неизбежно возрастает кровоснабжение нервных клеток и улучшается качество кибернетических операций головного мозга.

В контрольной группе также имели место незначительные изменения значений исследуемых показателей (р>0,005) с направлением в сторону ухудшения.

Следовательно, активация физиологических процессов в организме на клеточном уровне с помощью всем доступных физических упражнений, имитирующих низкоамплитудные импульсно-частотные тренировки (О.В.Пшикова, 1999), нормализовала дыхание людей, о чем говорят значения ВЗД и особенно С02 (5,72 и 6,3%), свидетельствующие о нормализации кровоснабжения жизненно важных органов, в том числе и главного органа управления - головного мозга, практически на 100%.

Кроме того, снижение уровня С02 в крови способствует возрастанию коэффициента сродства между 02 и НЬ и процесс отдачи кислорода клеткам организма замедляется, что также способствует возникновению гипоксии. Следовательно, в результате пребывания в условиях высокогорной гипоксии из крови «вымывается» С02 и в полном соответствии с законами физиологии (эффект Вериго-Бора) происходит сужение просвета мелких капилляров и угнетение перехода кислорода из эритроцитов к работающим клеткам.

Немаловажную роль в этих событиях играет также и температурный комфорт субтропического климата. В этих условиях работа организма по удержанию теплового равновесия с окружающей средой резко снижается и незатребованный клетками НЬ02 через венозное русло возвращается к месту его образования. При этом венозная кровь, как и артериальная, приобретает красный цвет. Есть еще и другой источник гипоксии в организме жителей высокогорья — гипоксия нагрузки (А.З. Колчинская,1993), возникающая в результате жизнедеятельности (работа, учеба и т.д.).

Итак, испытуемый в работе контингент на высоте 1800 метров находился под воздействием трех видов гипоксии — высокогорной, климатической и

гипоксии нагрузки. Все эти факторы действуют на организм в течение всего времени пребывания в горах (практически всю жизнь), а к постоянно действующим факторам гипоксии клетки организма могут не адаптироваться (А.М,Герасимов , Н.В,Деленян ,М.Т, Шаов, 1998). Изменения происходят в основном на уровне больших физиологических систем, например, учащение и углубление дыхания, сопровождающиеся, как уже отмечено, «вымыванием» С02 из крови, что и могло быть причиной низкого содержания диоксида углерода в организме участников исследования.

Концентрация СОг в крови исследуемого контингента (4,74%) свидетельствует о сужении просвета капилляров именно головного мозга на 1,26%, что говорит о снижении его кровоснабжения на 25,2%, т.к. 1% отклонения уровня С02 от нормы (6,0%) изменяет кровоснабжение нервных клеток головного мозга на 20-25% (Ю.Н. Мишустин, 2007).

Большое значение для адаптационной физиологии в плане разработки эффективных способов коррекции резервов здоровья человека имеют следующие положения, вытекающие из результатов настоящего исследования. Во-первых, умеренные монотонные тренировки только приблизили организм к началу процесса нормализации кровоснабжения органов. Во-вторых, разнообразные игры в мяч (группа 2) привели к 100% нормализации кровоснабжения жизненно важных органов (6,3% С02). Из этого следует, что стратегия поиска универсального способа коррекции адаптационного резерва организма должна быть направлена на создание импульсной технологии с разнообразным спектром воздействия.

3. Влияние физических упражнений на объем максимального потребления кислорода в организме в трех экспериментальных группах

В условиях высоты 1800 метров и субтропического климата значение максимального потребления кислорода у 30 участников исследования (ЕХ вР-1) в среднем составило 49,16 мл/кг/мин, что соответствует хорошему уровню максимального потребления кислорода. В другой группе также в количестве 30 человек (ЕХ вР-2) максимальное потребление кислорода равнялось в среднем 45,01±1,94 мл/кг/мин, что уровне нормы. В контрольной группе (30 чел) значение максимального потребления кислорода равнялось в среднем 46,27±1,56 мл/кг/мин — что соответствует хорошему уровню (таб.3), кроме того,

постоянное нахождение в условиях высокогорной гипоксии на фоне температурного комфорта не способствует совершенствованию механизмов потребления кислорода в организме человека, о чем говорят выявленные значения этого показателя в контрольной группе.

Воздействия испытуемых режимов физических упражнений привели к следующим изменениям максимальном потреблении кислорода в организме участников исследования.

Таблица 3

Изменение максимальное потребление кислорода под воздействием

физической нагрузки

№ Группы Нагрузка До нагрузки Ма±т После нагрузки Maim среднее изменение Ма±т значение Р

1 Аэробика 49,16±1,64 53,29±1,32 4,13±0,62 0,001*

2 Игры в мяч 45,01±1,94 51,68±1,94 6,67±0,76 0,001*

3 Контроль 46,27±1,56 46,12±1,57 0,14±0,72 0,06

*- р<0,001

Так, в группе 1 среднее значение максимального потребления кислорода оказалось равным 53,29±1,32 мл/кг/мин. В группе 2 значение исследуемого показателя равнялось в среднем 51,68±1,94 мл/кг/мин. Установившиеся в этих группах в результате воздействия физических упражнений значения максимального потребления кислорода обладают высокой степенью достоверности (р<0,001). В контрольной группе до и после упражнений средние значения были 46,27±1,56 и 46,12±1,57 мл/кг/мин происходили лишь незначительные (р>0,05) колебания максимального потребление кислорода у участников исследования.

Итак, группы один и два значительно увеличили максимальное потребление кислорода в мл / кг / мин после 8 недель занятий в режиме испытуемых упражнений.

Как следует из таблицы 3 приращение МПК V02 max в группе 2 в среднем составило 6,67±0,76, а в группе 1 - 4,13±0,62 мл/кг/мин 9р<0,05).

Следовательно, игры в мяч и по этом у показателю показывают преимущества над аэробическими упражнениями.

В пользу этого говорят также соотношения участников исследования с различными уровнями максимального потребления кислорода.

Так, до начала исследования количество людей с низким уровнем потребления кислорода в группе 1 (аэробика) составило 30%, а с хорошо — 10%; отлично - 26,66% и высокий - 33,33% было. После физических упражнений произошли следующие изменения: 10% - низкий, 20% - хорошо; 36,66% -отлично, а до высокого уровня поднялись 33,33% участников исследования.

В группе 2 (игры в мяч) низкий уровень потребления кислорода до начала работы был у 33,33% людей, а хорошо имели 23,33%; 30% отлично и высокий 13,33% среди участников исследования. После физических упражнений: низкий уровень - 6,64%; 26,91% - хорошо; 29,90% - отлично и 36,54% перешли на высокий уровень. В контрольной группе низкий уровень 29,90%; хорошо -26,91%; отлично - 33,22% и 9,97% высокий. После физических упражнений: низкий уровень - 29,90%; хорошо - 26,91%; отлично - 29,90% и 13,29% -высокий. Таким образом, уровни максимального потребления кислорода до и после физических упражнений практически не изменялись в организме людей контрольной группы.

Среди физиологических тестов, определяющих физическую работоспособность организма, наибольшее внимание уделяется измерению максимального потребления кислорода (МПК).

Определение физической работоспособности и выносливости организма по показателям МПК имеет большое диагностическое и прогностическое значение для поиска оптимального режима учебно-тренировочных занятий спортсменов различной специализации, а также повышения резервов здоровья человека. Чем выше МПК, тем больше аэробная работоспособность (выносливость), то есть тем больше объем работы аэробного характера способен выполнить человек

Работа максимальной аэробной мощности (с дистанционным потреблением кислорода 95-100% от индивидуального МПК) — это упражнения, в которых преобладает аэробный компонент энергопродукции, составляющей до 60-70%. Предельная продолжительность таких упражнений — 3-10 минут. К соревновательным упражнениям этой группы относятся: бег на 1500 и 3000

метров, плавание 400 и 800 метров, заезды на 4 км на велотреке. Через 1,5-2 минуты после начала упражнений достигаются максимальные для данного человека ЧСС, систолический объем крови и сердечный выброс, скорость потребления кислорода (МПК), рабочая легочная вентиляция (А.Г. Сухарев, 1991).

МПК довольно хорошо коррелирует с реальной работоспособностью и в целом можно утверждать, что более высокий уровень МПК означает более высокий уровень физической работоспособности, и на этом основании строятся многие оценочные шкалы состояния физического здоровья (P.O. Astrand & K.Rodahl, 1986). Это объясняется тем, что МПК способно характеризовать мощность аэробной энергетической системы. Следует помнить, что аэробная способность отражает функцию митохондриального аппарата (И.А. Корниенко с соавт., 2000), а наблюдавшееся в последние 25 лет популяционное снижение этого показателя напрямую свидетельствует о митохондриальной недостаточности на уровне физической деградации современной популяции.

Согласно данным, имеющимся в литературе, наиболее ценным критерием МПК является состояние резервов сердечно-сосудистой системы (Г.Л. Апанасенко, 2003).

Показатель МПК находится в большой корреляционной зависимости с некоторыми показателями здоровья. Снижение этого показателя свидетельствует о нарушениях в состоянии здоровья. Именно по способности организма мобилизовать свои энергетические ресурсы можно судить об уровне здоровья индивидуума, об устойчивости организма к широкому спектру неблагоприятных воздействий окружающей среды (Г.Л. Апанасенко, 2003)

Все выше сказанное убедительно доказывает целесообразность использования показателя МПК для оценки аэробных возможностей, физической работоспособности общей выносливости организма и состояния здоровья человека.

Результаты в динамике МПК в экспериментальных группах показывают его достоверное возрастание после физических упражнений в обоих группах с преобладанием у участников группы 2. В контрольной группе значимых изменений не было, происходило только небольшое изменение в сторону снижения МПК.

Следовательно, танцевальная аэробика и разнообразные игры с мячом привели к улучшению аэробной мощности, увеличению доставки кислорода, а также повышению эффективности использования кислорода мышцами за счет большей капилляризации, о чем говорят данные литературы (C.Foster, L.L.Hector, R. Welsh, M.Schrager, M.Green, A.C.Synder,1995).

4. Действие кардиоимпритинг-технологий на уровень перекиси водорода (Н202) в биоэлектролите

Результаты этих опытов приведены в таблице 4.

Таблица 4

Изменение содержания перекиси водорода в физиологическом растворе под влиянием «голоса» миокарда адаптированного к горной гипоксии сердца человека

Серия опытов Фон (h в см) Опыт 5 минут Последствия через

действия 20 минут

1 14.9 10.4 3.20

2 15.1 7.40 2.20

3 15.2 5.40 1.70

4 15.7 11.8 4.32

5 14.8 8.70 3.24

6 15.5 10.7 3.30

7 14.9 9.36 3.41

8 15.8 7.50 2.17

9 16.1 12.1 5.10

10 16.0 11.8 4.90

Ма±ш 15.4±0.15 9.52±0.71 (р<0.05) 3.35±0.36 (р<0.05)

О динамике Н202 судили по высоте ее полярографической волны (ПВГ), выраженной в сантиметрах. В условиях нормы высота ПВГ Н202 составила в среднем 15,4±0,15 см. после пяти минут действия испытуемого фактора высота ПВГ оказалась равной в среднем 9,52±0,71. Затем, в условиях последствия через 20 минут высота ПВГ Н202 снизилась в среднем до 3,35±0,36 см.

Таким образом, под воздействием импритинг-технологии (информационных сигналов) сердца происходит значительное (р<0,05)

снижение уровня Н202 в физиологическом растворе как при воздействии сигналов, так и в условиях последствия.

Следовательно, если допустить, что такие уменьшения уровня Н202 могут быть в живом организме под воздействием звуков сердца, то можно говорить об одном из возможных механизмов адаптации к гипоксии путем активирования процессов аутопротекции сердца от агрессивных компонентов АФК.

5. Влияние физических упражнений на содержание жира в организме

Действие аэробных упражнений и игр с мячом на процент жира показано в таблице 4.

Среднее содержание процент жира в организме людей СР-1 до испытаний было 13,61±1,17 процентов, а после воздействия 15.14±1.12 процентов. Среднее изменение жира в этой группе составило 1,52±0,35 процента, с уровнем значимости р равном 0,0001, это означает, существенное изменение в процентном содержании жира после 8 недель у людей, тренировавшихся в режиме аэробики.

Таблица 5 также показывает изменение содержания жира в теле испытуемых в группе 2. До начала испытаний было 12,46±0,81, а после тренировки процент жировых отложений стал в среднем 12,95±0,83.Среднее содержания изменение жира в этой группе составило 0,49±0,43, с уровнем значимости р>0,0001. Это означает, что нет значительных изменений в содержании жира до и после воздействия испытательных упражнений в теле участников.

Таблица 5

Результаты исследования содержания жира в организме

N Группа переменна Предвари- после среднее т Р-значе-

я тельный тестировани измене- ние

тест я ние

Ма±т) (Maim) Мз±т

1 аэробные содержания 13.61(1.17) 15.14±(1.12) -1.52i0.35 -4.35 0.0001*

упражнения жира в

2 игры в мяч организме 12.46(0.81) 12.95i(0.83) -0.49±0.43 -1.15 0.26

3 Контроль 12.09(0.76) 13.77i(0.80) -I.67i0.27 -6.17 0.0001*

В контрольной группе (ЕХ вР-3) в начале исследования содержание жира в организме было 12,09±0,76 процентов, а в конце программы было установлено 13,77 ± 0,8 процента. Среднее изменение процентного содержания жира в организме было 1,67 ± 0,27 при р<0,0001, что указывает на существенное увеличение между предварительным и последующим измерениями жира в организме людей контрольной группы.

Итак, парный анализ показывает достоверное возрастание процентного содержания жира в теле участников исследования в группах 1 (аэробика) и 3 (контроль), а в группе 2 (игры в мяч) этот показатель практически остается без изменений.

В данных таблицы 5 приведены сравнения среднего изменения и существенные различия между группами (из таблицы 5) и Р-значения, где можно проследить не произошло существенных изменений до и после теста в каждой группе и между группами. Тем не менее, чтобы показать какой режим упражнений оказал большее влияние на содержание жира в организме испытуемых, еще раз рассматривается этот вопрос с помощью анализа множественного сравнения.

Различие среднего содержания жира в организме между ЕХ СР-1 и ЕХ ОР-2 (1,03), не является существенным при (р=0,42). И среднее изменение процентного содержания жира между исследуемыми ЕХ ПТ-1 и ЕХ ГП-3 составляет 0,15, что тоже не является существенным (р=0,76). Таблица 4 также показывает средние различия между группами игры в мяч и контрольной группой.

Существенные различия обнаружены между экспериментальной ЕХ ОР-2 и контрольной группой ОР-З. Показатель различия составил 1,18 процента, что является значимым, так как р<0,0001.

Это означает, что контрольная группа имеет усиление обмена жира, больше чем группа ЕХ ОР-2(Игры в мяч).

Таким образом, как монотонные физические упражнения, так и малоподвижный образ жизни сопровождаются возрастанием содержания липидов в организме в условиях горной гипоксии и субтропического климата. Разнообразные (совокупные) физические упражнения (игра в мяч) поддерживают исходный уровень жиров в организме.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты исследования показывают, что продолжительность, частота и интенсивность вида тренировки играет большую роль в процессах формирования физиологической адаптации в организме. Результаты нашего исследования говорят в пользу этого наполнения, отмеченного ранее и другими авторами (О.В. Пашкова, 1993, 2000 и др.). Именно поэтому, видимо, совокупные игры с мячом показали большую эффективность воздействия на АП физиологические показатели адаптации — АП, %С02, V02max и % липидов.

Существует доказательство того, что интенсивность тренировок и продолжительность являются наиболее важными факторами в улучшении максимального потребления кислорода (J.Priest & R. Hagan. 1987), так как именно МПК-признак аэробной мощности и окислительного потенциала в скелетных мышцах.

Считается, что интервалы высокой интенсивности являются более эффективными в улучшении аэробной мощности, чем низкие интервалы интенсивности (K.P.Scott, & T.H.Edward,2007). Поскольку режим тренировок «игры с мячом» имеет высокой интенсивности интервальные характеристики, поэтому исследование наиболее (достоверно) эффективен в повышении адаптационного резерва здоровья людей, проживающих в условиях дефицита кислорода и субтропического климата.

Итак, настоящее исследование на человеческом организме подтверждает ранее полученные результаты (A.M. Герасимов, Н.В. Деленян, М.Т. Шаов, 1998) на экспериментальных животных в условиях высокогорной гипоксии (Эльбрус) — длительное пребывание в условиях высокогорья и систематическая ежедневная (интервально-импульсная) адаптация к гипоксии по-разному влияют на организм. Преимуществом обладает интервально-импульсная адаптация (аналог режима «игры с мячом») к гипоксии

ВЫВОДЫ

1. Физические упражнения в режиме аэробных танцев повышают адаптационные резервы здоровья (АП) с 2,14 до 1,89 баллов

2. Совокупные упражнения в режиме игры с мячом повышают АП организма с 2,11 до 1.83 баллов.

3. Под влиянием аэробных танцев ВЗД и концентрация С02 в крови людей возрастают с 24,83сек (4,74%) до 44,33сек (5,72%).

4. Физические упражнения в режиме игр с мячом увеличивают ВЗД и С02 в крови участников исследования с 27,40сек (4,87%) до 55,83сек (6,30%),

5. Под воздействием аэробных танцев У02 шах в организме людей возрастает с 49,16 мл/кг/мин до 53,29 мл/кг/мин .

6. После физических упражнений «игры с мячом» У02шах возрастает с 45,01 мл/кг/мин до 51,68 мл/кг/мин .

7. Как упражнения «аэробные танцы», так и «игры с мячом» не вызывают существенных изменений в липидном обмене организма.

8. Пребывание (без упражнений) в условиях горного климата Эфиопии не вызывает положительных сдвигов в адаптационных резервах организма человека.

9. С помощью информационных сигналов оксигенированного сердца возможно создание новых импритинг-технологий.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

В зависимости от вышеуказанных выводов можно сделать следующие рекомендации.

1. Испытанные режимы физических упражнений оказывают положительное влияние на состояние адаптационного резерва организма человека, что дает основание рекомендовать их в качестве основы повышения устойчивости организма к факторам климата в регионе Эфиопии.

2. Сравнение режимов упражнений «танцевальная аэробика» и «игры в мяч» показывает, что эффективность «игры в мяч» была выше, поэтому тренеры фитнес центров могут использовать режим «игры с мячом» в качестве надежного способа нормализации здоровья своих клиентов.

3. Испытанные режимы физических упражнений не вызывают негативных структурных изменений, о чем говорят результаты исследований липидного обмена. В этой связи мы рекомендуем нормализовать ежедневное потребление калорий с учетом особенностей выбранного способа фитнес-упражнений.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Работы, опубликованные в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ

1. Вондимека Т.Д. Нормализация уровня диоксида углерода в крови людей, проживающих в условиях высокогорной гипоксии и субтропического климата, с помощью физических упражнений /Т.Д. Вондимека, М.Т. Шаов, О.В. Пашкова// Известия Кабардино-Балкарского государственного университета. T. IV. - №2,2014. - С. 34-36

2. Вондимека Т.Д. Изменение адаптационного потенциала организма в условиях высокогорья и субтропического климата под воздействием физических упражнений / Т.Д. Вондимека, М.Т. Шаов, О.В. Пшикова // Известия Самарского центра Российской академии наук, 2014. — Т. 16. -№5.-С. 291-294

3. Вондимека Т.Д. Влияние физических упражнений на частоту сердечных сокращений в условиях горного климата Эфиопии / Т.Д. Вондимека, М.Т. Шаов, О.В. Пшикова // Известия КБГУ. 2015 - T.V №1,- С.102-104

4. Вондимека Т.Д. Изменение кислородного режима и адаптационного потенциала организма в условиях высокогорной гипоксии и субтропического климата Эфиопии под воздействием дозированной физической нагрузки/ Т.Д. Вондимека, М.Т. Шаов, О.В. Пшикова // Известия КБГУ. 2015,- T.V - №1,- С. 105-108

Работы, опубликованные в других изданиях

5. Вондимека Т.Д. Влияние липидного состава тела на максимальное потребление кислорода / Т.Д. Вондимека, М.Т. Шаов, О.В. Пшикова // XXII съезд физиологического общества им. И.П. Павлова. Москва-Волгоград, 2013 - С.

6. Shaov M. Effect of aerobic dance verses ballgames training on maximum oxygen consumption during exercise (V02max) / M. Shaov, T. Wondimteka, O. Pshikova, D. Khashkhozheva // Canadian Journal of Science, Education and Culture, 2014. No. 2 (6) - P. 97-100

7. Вондимека Т.Д. Изменение адаптационного потенциала и диоксида углерода в организме в условиях горной гипоксии и субтропического климата под воздействием физических упражнений / Т.Д.Вондимтека,

М.Т.Шаов, О.В.Пшикова // Межд. Научная конф. молодых ученых, аспирантов и студентов «Перспектива-2015», Нальчик, 2015 - С.

Вондимтека Тесфайе Дессалегн

ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ОРГАНИЗМА В УСЛОВИЯХ ГОРНОЙ ГИПОКСИИ И СУБТРОПИЧЕСКОГО КЛИМАТА ЭФИОПИИ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Сдано в набор 18.09.2015 г. Подписано в печать 09.12.2014 г. Заказ № 68 Гарнитура Times New Roman Печать лазерно — электрографическая

Тираж 100 экз. Типография ООО «ТехАвтоматСервис» Нальчик, ул.Кабардииская, 162.