Київський національний університет імені Тараса Шевченка
КАЛЕНІЧЕНКО ОЛЕКСІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ
УДК 612.172.2+612.176
ОСОБЛИВОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ СЕРЦЕВО-СУДИННОЇ СИСТЕМИ У СТУДЕНТІВ В УМОВАХ РІЗНИХ НАВАНТАЖЕНЬ
03.00.13 – фізіологія людини і тварин
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата біологічних наук
Київ – 2008
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на базі Черкаського національного університету імені Богдана Хмельницького.
Науковий керівник: кандидат біологічних наук, доцент
Коваленко Станіслав Олександрович
Черкаський національний університет імені Богдана Хмельницького, доцент кафедри анатомії та фізіології людини і тварин.
Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, старший науковий співробітник
Янчук Петро Іванович
Київський національний університет імені Т.Г. Шевченка, завідувач науково-дослідної лабораторії фізіологічної кібернетики та психофізіології;
доктор біологічних наук, професор
Ільїн Володимир Миколайович
Національний університет фізичного виховання і спорту України, завідувач кафедри біології людини.
Захист відбудеться «23» квітня 2008 року о 16-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 03022, Київ, пр-т академіка Глушкова, 2, біологічний факультет, ауд. 215.
Поштова адреса: 01033, Київ-33, вул. Володимирська, 64
З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка (01033, Київ-33, вул. Володимирська, 58).
Автореферат розісланий «21» березня2008 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 Цимбалюк О.В.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Діяльність серцево-судинної системи (ССС) багато в чому визначає стан здоров’я та рівень працездатності людини [Баєвський Р.М., 2002]. Разом з цим особливості її функціонування у спокої та при різних навантаженнях є індикатором стану регуляторних механізмів у організмі в цілому [Ільїн В.М., 2000; Михайлов В.М., 2000; Яблучанський М.І. і співав., 2000; Баєвський Р.М., 2002].
Проведені систематичні дослідження впливу регулярних фізичних навантажень аеробної спрямованості на працездатність та адаптаційні можливості студентів [Іванюра І.О., 2000; Фурман Ю.М., 2002; Маліков М.В., 2003]. З’ясовані особливості пристосувальних змін гемодинамічної функції серця при таких навантаженнях у висококваліфікованих спортсменів, тренувальний процес котрих спрямований переважно на розвиток витривалості, спритності та швидкісно-силових здібностей [Дембо А.Г., Земцовський Е.В., 1989; PichotV., RocheF., etal., 2000; Ященко А.Г., 2004]. Останнім часом все більше уваги приділяється вивченню особливостей варіабельності серцевого ритму (ВСР), що відображає стан регуляторних впливів на серце у спортсменів різної спеціалізації [Жужгов О.П., 2003; AubertF., SepsB., etal., 2003; Коробейніков Г.В., Дуднік О.К., 2007; AtlaouiD., PichotV., etal., 2007], у різноманітних умовах [Іванова Н.В., 2003; EarnestC.P., JurcaR., etal., 2004; SchmittL., HellardP., etal., 2006].
Разом з тим мало досліджень по вивченню змін у ССС спортсменів з різною спрямованістю тренувальних навантажень (особливо з направленістю на розвиток максимальної сили), що поєднують тренувальний процес з напруженими навчальними навантаженнями у вищому навчальному закладі [NuissierF., ChapelotD., etal., 2007]. Виконання таких досліджень, по-перше, дозволить визначити напрямок реакції та механізми пристосування серцевої діяльності до таких комплексних навантажень, по-друге – встановити значення норм функціонування CCC у спокої та при навантаженнях для формування критеріїв оцінки функціонального стану організму, наявності передпатологічних станів та, по-третє – знайти найбільш ефективні засоби для корекції стану організму студентів-спортсменів.
Отже, все вищевикладене спонукало до проведення даної дисертаційної роботи.
Зв’язок роботи з науковими програмами. Дисертаційна робота виконувалась у відповідності до зведених планів науково-дослідної роботи Черкаського національного університету імені Богдана Хмельницького, а також у межах держбюджетної теми Міністерства освіти і науки України “Психофізіологічні закономірності розумової діяльності людей в онтогенезі”, 0102U007102.
Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи було визначити особливості центральної гемодинаміки, варіабельності серцевого ритму, дихальної синусової аритмії (ДСА), серцево-дихального синхронізму (СДС) в студентів-спортсменів з різною спрямованістю тренувальних навантажень.
Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі задачі:
1. Дослідити основні параметри гемодинамічної функції серця та фазову структуру серцевого циклу у студентів-спортсменів з різною спрямованістю тренувального процесу і неспортсменів у стані спокою та під впливом зміни положення тіла, дозованих розумових і фізичних навантажень.
2. Охарактеризувати особливості коливань тривалості інтервалу R-R та їх структури у спокої і при різних навантаженнях.
3. З’ясувати особливості рівня дихальної синусової аритмії та серцево-дихального синхронізму у студентів-спортсменів з різним спрямуванням тренувальних навантажень.
4. Дослідити хвильову структуру серцевого ритму у студентів з різною спрямованістю тренувальних навантажень під час тривалих розумових та фізичних навантажень.
5. Визначити стійкість варіабельності серцевого ритму як індивідуальної характеристики організму людини.
Об’єкт дослідження – центральна гемодинаміка, варіабельність серцевого ритму, дихальна синусова аритмія, серцево-дихальний синхронізм у здорових молодих студентів-чоловіків, що регулярно займаються тренувальними навантаженнями аеробної спрямованості та спрямованості на розвиток максимальної сили.
Предмет дослідження – вплив систематичного фізичного тренування на розвиток витривалості та сили в поєднанні з навчальною діяльністю на центральну гемодинаміку, варіабельність серцевого ритму, дихальну синусову аритмію, серцево-дихальний синхронізм у студентів в стані спокою та в умовах дозованих короткочасних і тривалих навантажень.
Методи дослідження.Параметри варіабельності серцевого ритму визначали за допомогою електрокардіографії, значення серцевого викиду – шляхом використання трансторакальної тетраполярної імпедансної реоплетизмографії. Частоту дихання реєстрували методом пневмографії за допомогою п’єзоелектричного датчика.
Для визначення рівня ДСА використовували методику С.О. Коваленка, В.О. Цибенка (2004). Розрахунки рівня СДС здійснювали за методом В.М. Михайлова (2002).
Наукова новизна одержаних результатів.
Вперше проведено комплексне дослідження особливостей центральної гемодинаміки, варіабельності серцевого ритму, дихальної синусової аритмії та серцево-дихального синхронізму в стані спокою та при навантаженнях у студентів, що займаються видами спорту з спрямованістю тренувальних навантажень на розвиток витривалості та максимальної сили. Вперше з’ясовані зміни гемодинамічних показників та хвильової структури серцевого ритму у пауерліфтерів під впливом силового тренування. Показано, що збільшення серцевого викиду в стані спокою у студентів, що систематично займаються силовими вправами може бути результатом більшого кровонаповнення органів грудної клітки.
Новим у роботі є дані про рівень та особливості дихальної синусової аритмії та серцево-дихального синхронізму у стані спокою та в умовах дозованих навантажень у осіб з різною спрямованістю тренувальних навантажень.
З’ясовано, що характеристики варіабельності серцевого ритму його хвильової структури є стійкими і можуть відображати особливості неспецифічних тривалих пристосувань роботи серцево-судинної системи до фізичних навантажень.
Практичне значення одержаних результатів.
Отримані значення параметрів центральної гемодинаміки та варіабельності серцевого ритму у здорових молодих чоловіків можуть бути рекомендовані для використання у практичній діяльності, як нормативні величини та при контролі за ефективністю тренувального процесу.
Дані про особливості проявів варіабельності серцевого ритму у студентів із різною спрямованістю тренувальних навантажень дозволяють дати рекомендації щодо проведення профілактичних заходів стосовно цих осіб із метою попередження розвитку перенапруження в серцево-судинній системі. Знання про особливості варіабельності серцевого ритму у студентів з різним спрямуванням тренувальних навантажень також необхідні для розуміння механізмів розвитку тренованості.
Особистий внесок здобувача. Формування мети та завдань експериментальних досліджень, інтерпретація отриманих результатів і обґрунтування наукових висновків обговорені з науковим керівником доцентом С.О. Коваленко. Аналіз наукової літератури за проблемою дисертації, як і проведення обстежень, опис і узагальнення результатів та статистична обробка фактичного матеріалу здійснені здобувачем самостійно.
Апробація роботи. Матеріали дисертації доповідалися і обговорювалися на наукових конференціях: “Молода спортивна наука України” (Львів, 2003); на Всеукраїнській науково-практичній конференції “Фізичне виховання і спорт у сучасних умовах” (Черкаси, 2004); на Всеукраїнській науковій конференції “Проблеми вікової фізіології” (Луцьк, 2005); на VІ науковій конференції молодих вчених “Актуальні проблеми геронтології та геріатрії”, присвяченої пам’яті академіка В.В. Фролькіса (Київ, 2006); на XVII з’їзді Українського фізіологічного товариства (Чернівці, 2006); на ІІІ Всеукраїнській науковій конференції, присвяченій 70-річчю з дня народження Г.М. Чайченка “Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі і патології” (Київ, 2006); на Всеукраїнській науковій конференції “Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій в онтогенезі” (Черкаси, 2006) і на Всеукраїнській науковій конференції “Сучасні питання фізіології та медицини” (Дніпропетровськ, 2007).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 13 наукових робіт: 8 – у вигляді статей у фахових виданнях, 5 – у вигляді тез.
Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота викладена на 146 сторінках машинописного тексту і складається із вступу, огляду літератури, опису матеріалів і методів досліджень, розділу власних досліджень, висновків. Список використаної літератури включає 214 посилань, серед них 142 вітчизняних і 72 зарубіжних авторів. Робота ілюстрована 13 рисунками і 30 таблицями.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Матеріали та методи досліджень.
Вимірювання проведені на 123 чоловіках віком від 18 до 24 років -студентах вузів м. Черкаси. Серед них до І групи входило 36 осіб, які займались видами спорту з переважним розвитком витривалості (веслування на байдарках та каное, веслування академічне, біг на довгі дистанції та спортивне орієнтування), до ІІ групи - 32 особи з переважним розвитком сили (пауерліфтинг) та ІІІ групи - 55 осіб, що не займались регулярними фізичними тренуваннями. На 37 особах були здійснені повторні вимірювання в середньому через 246±48 днів, а на 7 особах - тривалі вимірювання зранку протягом 18-56 днів. Усі дослідження на спортсменах відбувалися в підготовчому періоді річного циклу тренувань.
Обстеження проведені в декілька серій. Перша серія полягала у дослідженні показників центральної гемодинаміки, ВСР, ДСА та СДС в спокої лежачи, при регламентованому диханні (6 цикл/хв), при ортопробі (7 хвилин), при виконанні дозованого розумового (10 хвилин) та фізичного (5 хвилин) навантаженнях. В якості першого навантаження використовували тест по переробці зорово-моторної інформації в режимі зворотного зв’язку в програмі “Діагност-1” [Макаренко М.В., Лизогуб В.С., 2004], фізичне навантаження потужністю 1 Вт/кг маси тіла виконували на велоергометрі ТХ-1 (HKS, Germany). У другій серії вимірювання проведені при 40-хвилинному розумовому навантаженні. Останнє полягало у визначенні часу реакції з вибором при частоті пред’явлення 60 подразників за хвилину. Третя серія досліджень передбачала аналіз ВСР при ступеневому фізичному навантаженні до рівня порогу анаеробного обміну (ПАНО) та при відновленні після нього. В четвертій серії здійснювали реєстрацію кардіоінтервалограм у спокої одразу після пробудження та при ортопробі на одній і тій же особі (всього сім студентів) впродовж 18-56 днів. Для запису використовували пульсометр “PolarS810” (Polar Electro OU, Finland).
Показники ВСР розраховували за тривалістю послідовних кардіоциклів по записам ЕКГ, згідно міжнародних вимог [Heartratevariability..., 1996] у програмі “Caspico” (А.с. України №11262). Для виявлення особливостей розподілу спектральної потужності на різних частотах будували нормалізовані медіанні спектрограми.
Для розрахунку серцевого викиду за формулою W.G. Kubicek та показників, пов’язаних з ним, відносного кровонаповнення органів грудної клітки, фазового аналізу систоли серця застосовували записи імпедансної реоплетизмограми від біопідсилювача РА-5-01 (Київський науково-дослідний інститут радіовимірювальної апаратури).
Частоту дихання реєстрували методом пневмографії із використанням п’єзоелектричного датчика, встановленого перед ніздрями носа обстежуваного (патент України №51480).
Рівень ДСА визначали за амплітудою дихальних хвиль способом С.О. Коваленка, В.О. Цибенка (Патент України №67621) у програмі “Caspico”, а рівень СДС розраховували за методом В.М. Михайлова (2002).
Перевірку нормальності розподілу досліджуваних показників проводили у програмі “Medstat” [Лях Ю.Е. та ін., 2006] за W-критерієм Шапіро-Уілка.
Відмінність між вибірками в фоні та під час навантажень визначали за H-критерієм Краскела-Уоліса. Зв’язок між показниками при повторних вимірюваннях встановлювали за ранговим коефіцієнтом кореляції Спірмена (ρ).
Розрахунки досліджуваних показників, а також графічне представлення результатів аналізу проводили в електронних таблицях “Excel-97”, програмах “StatisticaforWindows – 5.0”, “Caspico”, “Medstat” та “Polar Precision Performance SW 3.0”.
Результати досліджень та їх обговорення. Особливості центральної гемодинаміки та варіабельності серцевого ритму у студентів-спортсменів у стані спокою та при навантаженнях. Проведене нами дослідження параметрів центральної гемодинаміки показало, що в стані спокою лежачи існують суттєві відмінності між групами обстежуваних, які, на нашу думку, обумовлені різною спрямованістю тренувальних навантажень (табл.1). З’ясовано, що студенти-спортсмени з спрямованістю тренувальних навантажень на витривалість (І група) мали вірогідно більший загальний периферичний опір судин (ЗПОС) та менший серцевий індекс (СІ), ніж студенти-спортсмени з спрямованістю тренувальних навантажень на силу (ІІ група) та студенти контрольної групи (ІІІ група). Також відмінності спостерігалися й за величиною кровонаповнення органів грудної клітки (КНОГК). Найбільші значення цього показника виявлені у студентів, які в тренувальному процесі переважно розвивають силу. В той же час, слід відмітити, що за величиною середнього артеріального тиску (АТсер
) між студентами-спортсменами обох груп відмінностей не виявлено. При цьому значення цього показника у них були вищими, ніж у студентів, котрі не займаються спортивною діяльністю.
Таблиця 1
Показники центральної гемодинаміки в стані спокою у студентів-спортсменів з різним спрямуванням тренувальних навантажень та у неспортсменів (медіана, верхній та нижній квартилі)
| Показники | І група (n=29) |
ІІ група (n=28) |
ІІІ група (n=55) |
|
АТсер (мм рт. ст.) |
95,0** (93,3; 100,0) |
98,3 (93,3; 101,6) |
90,0*** (86,6; 93,3) |
|
СІ (мл/м2 *хв) |
2326* (1983; 2527) |
2798** (2456; 3157) |
2580 (2261; 2938) |
|
ЗПОС (дін*с*см-5 ) |
1798** (1604; 2077) |
1440** (1374; 1576) |
1509 (1336; 1660) |
|
КНОГК (см2 /Ом) |
23,4 (20,9; 26,1) |
27,2* (24,9; 31,5) |
24,2* (21,5; 26,7) |
Примітка: І – студенти з спрямованістю тренувального процесу на витривалість, ІІ – студенти з силовою спрямованістю тренувального процесу, ІІІ – студенти контрольної групи. * - p<0,05; ** - p<0,01; *** - p<0,001 достовірність різниць між значеннями І групи та ІІІ групи, ІІ групи та І групи, ІІІ групи та ІІ групи
Отже, в процесі адаптації до тренувальних навантажень у поєднанні з навчальною діяльністю в студентів-спортсменів сформувалися специфічні особливості регуляції ССС. Більш високі значення АТсер
у студентів-спортсменів обох груп зумовлені різними механізмами. У студентів І-ї групи це пов’язано з високим ЗПОС та відносно низьким серцевим викидом, а у студентів ІІ-ї групи, навпаки, низьким ЗПОС та високим рівнем серцевого викиду. Можливо, на величину серцевого викиду у спортсменів ІІ-ї групи впливає більше значення КНОГК, яке у них було вірогідно вище, ніж у спортсменів І-ї групи та у неспортсменів.
Разом з цим, вище розглянуті показники в недостатній мірі розкривають стан регуляторних механізмів, зокрема вплив на серцеву діяльність вегетативної нервової системи.
Тому наступним етапом нашої роботи було дослідити ВСР у студентів-спортсменів з різною спрямованістю тренувальних навантажень.
Встановлено, що як в стані спокою (рис.1), так і при різного роду навантаженнях у студентів-спортсменів обох груп спостерігається більша потужність коливань серцевого ритму у високочастотному діапазоні (HF). Виключенням є лише фізичне навантаження, при якому значення даного показника вище у студентів І-ї групи, ніж у осіб інших груп, що є цілком закономірним, оскільки фізичне навантаження виконувалося в аеробному режимі енергозабезпечення, характерному для спортсменів видів спорту з спрямованістю тренувального процесу на розвиток витривалості. Тому і механізми регуляції при таких навантаженнях у них є більш досконалими.
Стосовно ж коливань серцевого ритму у низькочастотному діапазоні (LF), то і тут виявляють подібні тенденції. Знову ж таки тільки при фізичному навантаженні з’являються відмінності між спортсменами, причому в осіб І-ї групи відмічаються більші значення даного показника, а це вказує на більшу активність симпатичної ланки ВНС у них.
Однак не завжди даний розподіл спектральної потужності відображає реальну картину вегетативних впливів на серцевий ритм. При аналізі показників спектральної складової коливань серцевого ритму у стандартних діапазонах під час виконання розумового навантаження було відмічено, що вірогідних відмінностей за потужністю коливань серцевого ритму у високо- та низькочастотному діапазонах між студентами-спортсменами не виявлено. Натомість побудова нормалізованої медіанної спектрограми коливань серцевого ритму (рис.2) дала змогу виявити особливості й в регуляції серцевого ритму в групах осіб, що займаються з різною спрямованістю тренувальних навантажень.
Представники видів спорту з спрямованістю на витривалість (рис.2.А) у порівнянні зі студентами контрольної групи мали більшу (р<0,05) потужність коливань серцевого ритму на частотах 0,02, 0,07, 0,17, 0,18, 0,22, 0,28-0,30, 0,32-0,35 Гц та меншу (р<0,05) на частоті 0,12 Гц, а при порівнянні зі спортсменами-пауерліфтерами (рис.2.Б) вірогідно більшу (р<0,05) потужність на частотах 0,06, 0,07, 0,20, 0,32, 0,33 Гц та вірогідно меншу на частотах 0,11, 0,12 Гц. В той же час особи, що не займаються спортом (рис.2.В), мали менші (р<0,05) значення потужності в діапазоні дихальних хвиль на частотах 0,17, 0,18, 0,22, 0,23, 0,25, 0,28-0,30 Гц та більші (р<0,05) значення - в області повільних коливань серцевого ритму на частоті 0,08 Гц.
Таким чином, студенти-спортсмени порівняно із студентами контрольної групи мають більшу ВСР, що визначається хвилями різної періодики. При цьому, у студентів з спрямованістю на витривалість в більшій мірі активована як симпатична, так і парасимпатична ланки ВНС. Цілком ймовірно, що подібна особливість регуляторних впливів на серцевий ритм може давати певні переваги під час пристосування до розумового навантаження. Так, при швидких змінах інтенсивності (у бік зменшення чи збільшення) таких впливів немає потреби у додатковій активації однієї з ланок ВНС.
Рівень дихальної синусової
Виявлено, що у студентів ІІ-ї групи в порівнянні з особами інших груп у стані спокою відбувається більш значне прискорення ЧСС на вдиху (рис.3). Цілком можливо, це обумовлюється специфікою їхньої спортивної діяльності, в котрій натужування при виконанні силових вправ створюють суттєві перешкоди для кровотоку у малому колі, що вимагає швидкого включення компенсаторних механізмів.
Таким чином, рівень дихальної синусової аритмії у студентів-спортсменів незалежно від спеціалізації в спокої лежачи, при регламентованому диханні з частотою 6 циклів за хвилину та ортопробі є вищим, ніж у неспортсменів. Високі рівні респіраторних коливань тривалості інтервалу R-R у них досягаються в основному за рахунок більшого його зменшення на вдиху.
Виходячи з того, що ВСР і дихання взаємопов’язані, ми також досліджували рівень СДС. Встановлено, що в стані спокою у спортсменів значення різниць між частотами домінуючої тривалості дихальних циклів та максимальної амплітуди дихальних хвиль було меншим, ніж у студентів контрольної групи та становило в осіб І групи – 0,01 (0,01; 0,03) Гц, в осіб ІІ групи – 0,01 (0,01; 0,03) Гц та в осіб ІІІ групи – 0,02 (0,01; 0,06) Гц. Це, в свою чергу, свідчить про оптимальну регуляцію серцевої діяльності у них, коли відмічається мінімальна участь вищих рівнів управління [Баєвський Р.М., 2002], а також про скоординовану і узгоджену роботу обох вегетативних центрів [Михайлов В.М., 2002, Судаков К.В. та ін., 1995]. Під час ортопроби поряд з посиленням десинхронізації у діяльності судинорухового та дихального центрів в обстежуваних, відмінності між студентами на витривалість та студентами ІІІ групи зберігаються, а між спортсменами силових видів та студентами ІІІ групи зникають. При виконанні розумового та фізичного навантажень міжгрупових відмінностей за значенням різниці між частотами не виявлено, хоча існує тенденція до дещо вищого рівня СДС в осіб І-ї групи. Останнє може мати достатньо логічне пояснення, адже у спортсменів із спрямованістю тренувального процесу на розвиток витривалості результативність виконання фізичної роботи визначається перш за все функціональними можливостями киснево-транспортної системи. Тому, мабуть, для цієї групи обстежених характерна наявність досконаліших зв’язків між дихальним та судиноруховим центрами не лише в спокої, а й при навантаженнях.
Коливання інтервалу R-R та їх хвильова структура при тривалих навантаженнях. Виконання обстежуваними тривалого розумового навантаження призвело до цілком закономірних змін в регуляції ССС: зниженню парасимпатичного тонусу та підвищенню активності симпатичної ланки ВНС. При цьому в другій половині виконання навантаження з 20-22 хвилини у студентів-спортсменів спостерігається значне підвищення потужності коливань серцевого ритму у низькочастотному діапазоні, а у студентів контрольної групи, навпаки – її зниження. Тому для більш детального аналізу нами була вибрана саме ця ділянка запису. З’ясовано, що під впливом тривалого розумового навантаження студенти з спрямованістю на витривалість у порівнянні з студентами ІІІ групи мали менше напруження регуляторних механізмів, ЧСС та більшу ВСР, потужність коливань серцевого ритму в низькому та наднизькому діапазонах. Перші також мали більше значення потужності повільної складової серцевого ритму, ніж студенти, що займаються пауерліфтингом. Разом з цим між останніми та студентами контрольної групи відмінностей за досліджуваними показниками не виявлено. Це дозволяє нам говорити про те, що систематичні тренування витривалості відображаються на ВСР й під впливом тривалого розумового навантаження, а силове тренування не призводить до помітних змін у регуляції ССС при цьому.
Фізичне навантаження обстежуваними виконувалося зі зростаючою потужністю до рівня ПАНО. Аналіз ВСР проводився після семихвилинного відпочинку. По його закінченню у студентів з спрямованістю тренувальних навантажень на витривалість у порівнянні зі студентами силових видів відмічається вірогідне збільшення потужності коливань серцевого ритму в низькому діапазоні, що свідчить про більшу активність симпатичної ланки ВНС у перших. За потужністю хвиль у високочастотному діапазоні відмінностей між досліджуваними групами не виявлено.
Таким чином, під впливом тривалих навантажень у студентів І-ї групи спостерігається більша активність симпато-адреналової системи, ніж у осіб інших груп.
Особливості центральної гемодинаміки та варіабельності серцевого ритму у студентів-спортсменів та неспортсменів при повторних дослідженнях. Враховуючи той факт, що більшість досліджуваних показників характеризуються суттєвою варіативністю, необхідно було встановити наскільки ці показники відтворюються через тривалий проміжок часу. Для виконання цього нами були проведені повторні обстеження в середньому через 246±48 днів (табл.2). За результатами кореляційного аналізу встановлено, що переважна більшість зазначених показників характеризується високодостовірною відтворюваністю через тривалий проміжок часу.
Таблиця 2
Коефіцієнти кореляції між досліджуваними показниками при першому та повторному вимірах
| Показники | Лежачи (n=37) |
Стоячи (n=28) |
Розумове навантаж. (n=15) |
Фізичне навантаж. (n=17) |
| СІ | 0,37* | 0,60** | 0,50* | 0,53* |
| ЗПОС | 0,36* | 0,66** | 0,52* | 0,71* |
| SDNN | 0,67*** | 0,64*** | 0,78*** | 0,54* |
| LF | 0,72*** | 0,58** | 0,75** | 0,67** |
| HF | 0,64*** | 0,81*** | 0,80*** | 0,38 |
Примітка: значущість коефіцієнта кореляції Спірмена (p)
* - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001
Виключенням серед показників центральної гемодинаміки є ударний індекс та АТсер
, які при навантаженнях не завжди мали вірогідні коефіцієнти кореляції. Це свідчить про те, що дані показники достатньо стабільні, але їхня реактивність при навантаженнях значною мірою може залежати від поточного функціонального стану організму людини.
Щоденні вимірювання ВСР у одних і тих же осіб (7 студентів) вказують на те, що величини досліджуваних нами показників коливаються в досить широких межах протягом усього періоду вимірювання. Разом з цим порівняльний аналіз загальних коефіцієнтів варіації з їхніми індивідуальними значеннями підтверджують, що ця варіативність індивідуальна.
ВИСНОВКИ
У студентів з аеробною спрямованістю тренувальних навантажень в спокої лежачи, при ортопробі, дозованому фізичному навантаженні спостерігається відносно низький рівень серцевого викиду, підвищений загальний периферійний опір судин і за рахунок цього збільшення у порівнянні з неспортсменами середнього артеріального тиску. Студенти з силовою спрямованістю навантажень у цих умовах також мають підвищений рівень середнього тиску за рахунок збільшення серцевого викиду внаслідок значного рівня кровонаповнення органів грудної клітки.
Зміни фази напруження систоли шлуночків серця та тривалості комплексу QRS електрокардіограми при ортопробі вказують на функціональну гіподинамію міокарду у студентів силової спрямованості тренування і, в більшій мірі – аеробної спрямованості. Подібна тенденція спостерігається і при дозованих розумовому та фізичному навантаженнях.
В спокої лежачи у студентів з різною спрямованістю тренувальних навантажень виявлена більша амплітуда коливань тривалості інтервалу R-R та їх складових, ніж у студентів контрольної групи. При ортопробі у студентів-спортсменів відбувається збільшення потужності спектру цього показника у діапазоні 0,04-0,15 Гц, що свідчить про більшу активацію барорефлекторних механізмів регуляції серцевого ритму при цьому, ніж в осіб контрольної групи.
Найбільший рівень симпатичної активації серцевої діяльності спостерігається при дозованій розумовій роботі у студентів контрольної групи, а при дозованій фізичній роботі - у студентів з аеробною спрямованістю тренувальних навантажень.
Рівень дихальної синусової артимїї у студентів-спортсменів незалежно від спеціалізації в спокої лежачи, при регламентованому диханні з частотою 6 циклів за хвилину та ортопробі вищий, ніж у осіб, що не тренуються. При дозованому розумовому навантаженні у студентів силових видів рівень дихальної синусової аритмії вищий ніж в інших групах, а фізичному – нижчий. Високі рівні респіраторних коливань тривалості інтервалу R-R у них досягаються в основному за рахунок більшого його зменшення на вдиху.
Рівень серцево-дихального синхронізму у спокої лежачи у студентів-спортсменів вищий, ніж у неспортсменів, а при ортопробі - вищий тільки у представників видів з аеробною спрямованістю навантажень.
В період найбільших змін серцевого ритму при тривалому розумовому навантаженні найвищий рівень симпатичної активації серцевої діяльності спостерігається у студентів-спортсменів видів аеробної спрямованості. При виконанні фізичної роботи на рівні порогу аеробного обміну найбільше пригніченння коливань тривалостей інтервалу R-R відбуваеться в цій групі вимірюваних, а в період відновлення після навантаження, виконуваного до порогу анаеробного обміну – у студентів силових видів.
За результатами повторних та тривалих повторних вимірювань показники варіабельності серцевого ритму поряд з показниками центральної гемодинаміки можна вважати стійкими, достатньо консервативними індивідуальними характеристиками серцево-судинної системи студента-спортсмена, за якими можна оцінювати та прогнозувати динаміку функціонального стану організму.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
Коваленко С.О., Кудій Л.І., Каленіченко О.В. Варіабельність серцевого ритму у людей з різною частотою дихання // Фізіологічний журнал. – 2004. – Т. 50, №6. – С. 43-47. (Здобувач взяв участь в обговоренні результатів та оформленні статті).
Коваленко С.О., Кудій Л.І., Каленіченко О.В. Аналіз реактивності серцевого ритму в чоловіків при розумовому навантаженні // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. – 2004. – Т. 28, №4. – С. 74-80. (Здобувач взяв участь в проведенні досліджень, в обговорені результатів та оформленні статті).
Каленіченко О.В., Коваленко С.О., Кудій Л.І. Центральна гемодинаміка та хвильова структура серцевого ритму у представників видів спорту аеробної спрямованості // Вісник Луганського національного педагогічного університету. – 2005. №6. - С. 74-80. (Здобувач самостійно провів дослідження та статистичну обробку даних, взяв участь в обговоренні результатів).
Коваленко С.О., Кудій Л.І., Каленіченко О.В., Токар С.І. Норми та відтворюваність показників варіабельності серцевого ритму у здорових молодих чоловіків // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. – 2006. – Т. 34, №2. С. 92-95. (Здобувач взяв участь в проведенні досліджень, в обговоренні результатів та оформленні статті).
Каленіченко О.В. Центральна гемодинаміка та фазова структура серцевого циклу у студентів-спортсменів із різною спрямованістю тренувального процесу // Науковий вісник Волинського державного університету імені Лесі Українки. – 2006. - №5. – С. 14-18.
Каленіченко О.В., Коваленко С.О., Грищенко О.В. Центральна гемодинаміка та хвильова структура серцевого ритму у представників видів спорту силової спрямованості // Педагогіка, психологія та медико-біологічні проблеми фізичного виховання і спорту: Зб. наук. пр. – Харків: ХДАДМ, 2005. - №8. – С. 31-37. (Здобувач самостійно провів дослідження та статистичну обробку даних, взяв участь в обговоренні результатів).
Каленіченко О.В., Кудій Л.І. Рівень дихальної синусової аритмії та серцево-дихального синхронізму у спортсменів із різною спрямованістю тренувального процесу // Вісник Черкаського університету. Серія біологічні науки. – 2006. – Вип. 91. – С. 72-77. (Здобувач самостійно провів дослідження та статистичну обробку даних)
Кудий Л.И., Хоменко С.Н., Калениченко А.В. Особенности дыхательного ритма в условиях дозированных нагрузок у спортсменов с различной направленностью тренировочного процесса // Педагогіка, психологія та медико-біологічні проблеми фізичного виховання і спорту: Зб. наук. пр. – Харків: ХДАДМ, 2007. – №8. – С. 70-73. (Здобувач самостійно провів дослідження та взяв участь в обговоренні результатів).
Кудій Л.І., Коваленко С.О., Каленіченко О.В. Індивідуальні особливості варіабельності серцевого ритму у чоловіків 17-23 років // Матер. Всеукр. наук. конф. “Проблеми вікової фізіології” . – Луцьк: РВВ ВДУ “Вежа”, 2005. - С. 147-149. (Здобувач взяв участь в проведенні досліджень, в обговорені результатів та оформленні статті).
Коваленко С.О., Каленіченко О.В. Центральна гемодинаміка та варіабельність серцевого ритму в осіб з різним рівнем фізичної працездатності // (Матер. XVII з’їзду Укр. фізіол. тов.) Фізіологічний журнал. – 2006. – Т. 52, №2. – С. 92-93. (Здобувач взяв участь в проведенні досліджень та в обговоренні результатів).
Каленіченко О.В., Кудій Л.І. Рівень дихальної синусової аритмії та серцево-дихального синхронізму у спортсменів із різною спрямованістю тренувального процесу // Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі і патології: Тези доп. ІІІ Всеукр. наук. конф., присвяч. 70-річчю з дня народження Г.М. Чайченка. – К.: Знання України, 2006. – С. 50. (Здобувач самостійно провів дослідження та взяв участь в обговоренні результатів).
Каленіченко О.В. Центральна гемодинаміка та фазова структура серцевого циклу у студентів-спортсменів із різною спрямованістю тренувального процесу // Матер. Всеукр. наук. конф. “Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій в онтогенезі” . – Черкаси: ЧНУ. – 2006. – С. 35.
Каленіченко О.В. Особливості функціонування серцево-судинної системи у студентів-спортсменів з різним спрямуванням тренувальних навантажень // Матер. Всеукр. наук. конф. “Сучасні питання фізіології та медицини”. – Д.: Вид-во Дніпропетр. ун-ту, 2007. – С. 40.
АНОТАЦІЯ
Каленіченко О.В. Особливості функціонування серцево-судинної системи у студентів в умовах різних навантажень. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 – фізіологія людини і тварин. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2008.
Дисертація присвячена дослідженню особливостей функціонування серцево-судинної системи та її реактивності на різні навантаження у здорових молодих студентів, що поєднують навчання з систематичним тренуванням аеробного та силового спрямування.
Виявлено більш високий рівень середнього артеріального тиску у студентів-спортсменів обох груп у порівнянні з контрольною групою. При цьому його збільшення у студентів з аеробною спрямованістю тренувальних навантажень зумовлено підвищенням загального периферійного опору судин, а у студентів з силовою спрямованістю тренувальних навантажень – більшими значеннями серцевого викиду. Більша варіативність тривалості інтервалу R-R та рівень дихальної синусової аритмії в спокої та при навантаженнях у студентів-спортсменів різних груп досягається за рахунок різних механізмів.
Встановлено, що особливості центральної гемодинаміки та варіабельності серцевого ритму є достатньо стійкими індивідуальними характеристиками організму людини, оскільки значення їхніх параметрів відносно стабільні впродовж тривалого проміжку часу.
Ключові слова: центральна гемодинаміка, варіабельність серцевого ритму, дихальна синусова аритмія, фізичні навантаження.
АННОТАЦИЯ
Калениченко А.В. Особенности функционирования сердечно-сосудистой системы у студентов в условиях разных нагрузок. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2008.
Диссертация посвящена исследованию особенностей центральной гемодинамики, вариабельности сердечного ритма, дыхательной синусовой аритмии, сердечно-дыхательного синхронизма у здоровых молодых студентов, которые наряду с учебной деятельностью занимаются систематическими физическими тренировками с различной направленностью тренировочного процесса. Выявлено более высокое среднее артериальное давление у студентов-спортсменов двух групп. При этом у студентов с аэробной направленностью тренировочного процесса такого рода увеличение обусловлено большим общим периферическим сопротивлением сосудов и меньшим сердечным выбросом, а у студентов с силовой направленностью тренировочного процесса, наоборот, меньшим общим периферическим сопротивлением сосудов и большим уровнем сердечного выброса.
Как в состоянии покоя, так и при различных дозированных нагрузках у студентов-спортсменов в сравнении со студентами, которые не занимаются спортивной деятельностью, отмечается больший тонус парасимпатического звена вегетативной нервной системы. Исключением есть лишь физическая нагрузка на велоэргометре, при которой у студентов-спортсменов с аэробной направленностью тренировочного процесса данное действие достоверно выше, нежели у лиц двух других групп. Уровень дыхательной синусовой аритмии и сердечно-дыхательного синхронизма в состоянии покоя, при регламентированном дыхании, ортопробе у студентов-спортсменов выше, чем у студентов контрольной группы. При выполнении умственной и физической нагрузки за показателем сердечно-дыхательного синхронизма происходит нивелирование межгрупповых отличий. В то же время уровень дыхательной синусовой аритмии при умственной нагрузке был выше у студентов-спортсменов силовых видов, а при физической – у студентов-спортсменов с направленностью тренировочного процесса на выносливость.
При выполнении умственной нагрузки длительностью 40 минут, а также при физической работе до уровня порога анаэробного обмена у студентов-спортсменов с направленностью тренировочных нагрузок на выносливость наблюдается наибольшая активность симпатического звена вегетативной нервной системы.
Установлено, что центральная гемодинамика и вариабельность сердечного ритма - достаточно устойчивые характеристики организма человека, поскольку значения их параметров способны воспроизводиться через длительный промежуток времени. Исследования, проведённые на одних и тех же лицах, доказывают, что изменения показателей вариабельности сердечного ритма во времени происходят в диапазоне отклонений индивидуальных значений.
Ключевые слова: центральная гемодинамика, вариабельность сердечного ритма, дыхательная синусовая аритмия, физические нагрузки.
ANNOTATION
Kalenichenko O.V. The Peculiarities of the Functioning the Students’ Cardio-Vascular System in the Conditions of Different Loadings. – Manuscript.
Thesis on Acquiring the Candidate of Biological Sciences Degree in Speciality 03.00.13. – Physiology of a Man and an Animal. – Kyiv T.Shevchenko National University, Kyiv, 2008.
The thesis is dedicated to the investigation of the peculiarities of the cardio-vascular system functioning and its reactivity on various loadings among the healthy young students who combine their study with regular training of aerobic and power trends.
Higher level of the average blood pressure was found among the sportsmen of both groups if compared with the control one. Its increase is stipulated by the increase of the general peripheral vascular pressure among the sportsmen with aerobic trend of training loadings, and by the highest stroke volume among the students with tghe power trend of training loadings. Higher variability of the R-R interval duration and the level of the respiration sinus arythmia at rest and with loadings among the sportsmen students of the different groups is achieved due to various mechanisms.
The peculiarities of central haemodinamics and heart rhythm variability were discovered to be quite steady individual characteristics of a human organism as their parameters indexes were relatively steady during a long period of time.
Key words: central haemodinamics, heart rhythm variability, respiration sinus arythmia, physical loadings.