КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКО

ЛИСЕНКО Олена Миколаївна

УДК 612.017.2+612.273+612.766.1:796

ФІЗІОЛОГІЧНА РЕАКТИВНІСТЬ КАРДІОРЕСПІРАТОРНОЇ СИСТЕМИ

І ОСОБЛИВОСТІ ПРОЯВУ ФІЗИЧНОЇ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ

КВАЛІФІКОВАНИХ СПОРТСМЕНІВ

03.00.13 – фізіологія людини і тварин

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ – 2002

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Державному науково-дослідному інституті фізичної

культури і спорту, Державний комітет молодіжної політики, спорту і туризму України.

Науковий керівник:

доктор біологічних наук, професор

МІЩЕНКО Віктор Сергійович,

кафедра теорії спорту, Гданська академія

фізичного виховання (Польша)

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, професор

МАКАРЕНКО Микола Васильович,

Інститут фізіології ім.О.О.Богомольця НАН України,

провідний науковий співробітник відділу головного мозку

доктор біологічних наук, доцент

ЛИЗОГУБ Володимир Сергійович,

Черкаський державний університет ім.Богдана Хмельницького,

завідувач кафедри фізіології людини і тварин

Провідна установа:

Науково-дослідний інститут геронтології АМН України,

м.Київ

Захист відбудеться “ 25 ” лютого 2002 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої

ради Д 26.001.38 при Київському національному університеті ім. Тараса Шевченка

(м.Київ, пр. академіка Глушкова, 2, корп.12, біологічний факультет, аудіторія 215 ).

Поштова адреса: 01033, м.Київ, вул. Володимирська, 64, біологічний факультет.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету

ім. Тараса Шевченка (01033, м.Київ, вул. Володимирська, 58).

Автореферат розісланий “ 22 ” січня 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Давидовська Т.Л.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В поняття реактивності включається здатність організму як цілого певним чином реагувати на зовнішні і внутрішні подразники, яка виникає на спадково-конституціальній основі і змінюється протягом життя. Вивчення характеру фізіологічної реактивності, “конституційних сил” організму є необхідним елементом прогнозування реакції організму і, за визначенням О.О.Богомольця, є однією із актуальніших проблем профілактичної медицини. Будь-яка форма адаптаційного реагування організму забезпечується комплексом різних за інтенсивністю і тривалістю фізіологічних реакцій, що можуть комбінуватися у різноманітних сполученнях і надавати індивідуальні риси адаптаційній відповіді організму (Н.Н.Сиротинин,1981; В.И.Медведев,1982 Н.А.Агаджанян,1986; В.А.Березовський, 1986; Ф.З.Меерсон,1986; W.Hollman,1986; В.П.Казначеев,1986; Л.Х.Гаркави,1989; J.Plet,1992; Э.М.Казин,1993). Процес ефективної адаптації полягає в оптимізації фізіологічної реактивності до умов середовища і характеру того чи іншого виду діяльності (В.К.Кулагин,1970; D.Costill,1986; Н.В.Макаренко,1991 V.S.Mishchenko,1993; С.Г.Кривощеков,1998; Ю.П.Горго,1999 К.В.Судаков, 1999; K.Katayama,1999).

У реальних умовах життєдіяльності людини і, зокрема, при такій своєрідній дослідницькій моделі максимальної реалізації функціональних можливостей систем організму, якою є сучасний спорт вищих досягнень, індивідуальні особливості фізіологічної реактивності організму проявляються не тільки в мірі реакції на вплив фізичних навантажень, але й у різній швидкості змін реактивності під впливом повторюваних фізичних навантажень у процесі тренування. Причому, характер цих змін і їх швидкість залежить від специфіки фізичних навантажень і спрямованості спортивного тренування у цілому (Н.И.Волков,1986 С.Мищенко, 1990 А.Viru,1995; J.Keul,1996). Є підстави вважати, що зміни фізіологічної реактивності при її комплексній характеристиці з урахуванням як вегетативних реакцій, так і властивостей нейродинаміки, можуть відображати потенціал та індивідуальний характер реалізації енергетичних можливостей організму за умов напружених фізичних навантажень і тісно пов‘язані з впливом спортивного тренування (K.Wasserman,1978; Ф.Осьмин,1991 K.Roecker,1994; М.М.Булатова, 1999).

В міру збільшення енергоємності і інтенсивності спортивної діяльності, для розуміння процесу приросту спеціальної працездатності, зростає роль вивчення індивідуальних особливостей фізіологічної реакції кардіореспіраторної системи (КРС) при різних умовах діяльності. Розроблені методи оцінки фізіологічної реактивності КРС та отримані дані про її зміни під впливом фізичного тренування та умов зовнішнього середовища. Але дослідження у цьому напрямку поодинокі, а отримані результати нерідко носять суперечливий характер (Н.Д.Алтухов,1983; В.М.Алексеев,1983; Р.М.Кадыров,1987; В.А.Березовский,1988; Р.Э.Сердас,1989; Ю.А.Буков,1990,1991 В.С.Мищенко,1992; N.P.Graig,1995; S.Ward,1996 J.Whipp, 1997 Н.И.Волков,1998; С.Лизогуб,1999). В значний мірі це пов‘язано з тим, що часто не враховувалась спеціалізація спортсменів, рівень їх тренованості, вік, а також можливий вплив спадкових властивостей на характер адаптації організму до факторів внутрішнього і зовнішнього середовища.

У зв'язку з вище викладеним особливу актуальність у спортивній фізіології набуває розробка критеріїв індивідуальної корекції і спрямованості процесу адапта-ції висококваліфікованих спортсменів до напруженних тренувальних навантажень. Нові можливості для цього виникають при врахуванні індивідуальних особливостей фізіологічної реактивності КРС для оцінки характеру її оптимізації у процесі спортивного тренування. Ми виходимо з того, що це може бути зроблено на підставі врахування індивідуальних особливостей чутливості і стійкості функціональних реакцій до зрушень дихального гомеостазису та кінетичних характеристик реакції КРС у взаємоз‘язку з рівнем енергетичних можливостей організму спортсменів у процесі адаптації до напружених тренувальних навантажень.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася в межах держбюджетних тем: 2.3.1.02. “Функціональні резервні можливості аеробної продуктивності спортсменів, як об'єкт спрямованих впливів у процесі адаптації до високих тренувальних і змагальних навантажень” Зведеного плану НДР Міністерства України в справах молоді і спорту на 1991-1993 рр. (держреєстрації № 910026125), 2.3. “Розробка комплексної системи медико-біологічного контролю за функціональною підготовленістю спортсменів високої кваліфікації” Зведеного плану НДР Міністерства України в справах молоді і спорту на 1994-1996 рр. (держреєстрації № 01954013190), 2.3.1. “Удосконалення функціональної підготовленості кваліфікованих спортсменів на основі оцінки та спрямованої корекції високо спеціалізованих властивостей фізіологічної реактивності системи енергозабезпечення роботи (з урахуванням вимог виду спортивного навантаження та індивідуальності спортсмена)” Зведеного плану НДР в сфері фізичної культури і спорту на 1998-2000 рр. (держреєстрації № 0199U000942).

Мета і задачі дослідження. Визначити особливості реалізації енергетичних можливостей кваліфікованих спортсменів при напружених фізичних навантаженнях, які пов‘язані з індивідуальними особливостями чутливості, стійкості реакцій КРС на адекватні гуморальні стимули і кінетикою її реакції на фізичні навантаження.

1. Проаналізувати індивідуальні особливості фізіологічної реакції КРС на зрушення дихального гомеостазису, пов‘язані зі специфікою вимог виду змагального навантаження у осіб, які розвивають в процесі спортивного тренування різні сторони спеціальної витривалості.

2. Дослідити особливості прояву енергетичних можливостей організму і кінетичних характеристик реакції КРС за умов фізичних навантажень аеробного та анаеробного характеру у осіб з різним рівнем фізіологічної реактивності на зрушення дихального гомеостазису.

3. Визначити особливості змін характеристик фізіологічної реактивності організму, які аналізуються, та проявів спеціальної працездатності на різних етапах адаптації за умов спеціалізованого напруженого спортивного тренування.

Об‘єкт дослідження – фізіологічна реактивність організму кваліфікованих спортсменів з різною спрямованістю процесу довгострокової адаптації.

Предмет дослідження – специфічність проявів реакції КРС та фізичної працездатності як результат довгострокової адаптації до умов напруженого спортивного тренування різної спрямованості.

Методи дослідження - комплекс методів дослідження особливостей фізіологічної реактивності і рівня мобілізації енергетичних можливостей організму людини за показниками газообміну, зовнішнього дихання, центральної гемодинаміки за умов дії гіперкапнічних і гіпоксичних стимулів дихання у стані спокою і при виконанні фізичних навантажень різного характеру.

Наукова новизна одержаних результатів. Виділені типові особливості реакції КРС висококваліфікованих спортсменів на фізичні навантаження з різним характером енергозабезпечення роботи, які сформовані у процесі багаторічної адаптації до тренувальних навантажень різної спрямованості. Отримані нові дані відносно відмінностей рівня потужності і швидкості активації аеробних і анаеробних процесів у енергозабезпеченні навантаження, особливостей умов прояву та реалізації максимальних аеробних можливостей у спортсменів з різним рівнем фізіологічної реактивності. Вперше проаналізована динаміка і характер оптимізації фізіологічної реактивності у процесі змін рівня тренованності та спеціальної працездатності у типовому річному циклі адаптації організму спортсменів до тренувальних навантажень швидкісно-силової спрямованості. Запропоновані нові підходи до інтерпретації характеристик і змін фізіологічної реактивності КРС на зрушення дихального гомеостазису та кінетики реакцій на фізичні навантаження, як показників специфічності довгострокової адаптації до фізичних навантажень.

Практичне значення одержаних результатів. Результатами роботи і зробленими на їх підставі висновками показано, що висока ефективність змагальної діяльності спортсменів за умов визначеної тривалості такої діяльності тісно пов‘язана з індивідуальними особливостями фізіологічної реактивності організму спортсмена. На їх основі формується оптимальний рівень фізіологічної реакції, що забезпечує найбільш сприятливі умови для реалізації наявного енергетичного потенціалу спортсмена у визначених умовах спортивної діяльності. Розроблена нормативна основа для оцінки рівня та змін фізіологічної реактивності, проявів реалізації енергетичних можливостей спортсменів при визначенній специфічності адаптації та її відповідності цільовій спрямованості.

Зазначені результати використовуються у підготовці кваліфікованих спорт-сменів збірних команд України з легкої атлетики, веслування на байдарках і каное, академічного веслування, баскетболі, про що свідчать наведені акти впровадження. Підготовлені науково-методичні рекомендації по удосконаленню процесу підго-товки веслярів високої кваліфікації з урахуванням особливостей їх фізіологічної реактивності. Отримані результати були використані для проведення науково-практичних семінарів з підвищення кваліфікації провідних тренерів України.

Особистий внесок здобувача полягає у формулюванні загальної ідеї і задач дослідження, основних шляхів і методичних підходів до їх вирішення, самостійній організації і проведенні основних експериментальних досліджень, а також інтерпретації результатів дослідження. У розробці окремих фрагментів роботи брали участь співавтори, що підтверджуюється спільними публікаціями.

Апробація результатів дисертації здійснювалася в процесі використання їх у підготовці спортсменів високої кваліфікації збірних команд України. Матеріали дисертації були представлені і обговорені на міжнародному конгресі “The Modern Olympic Sport (травень, м.Київ, 1997), науково-практичній конференції “Інди-відуальні психофізіологічні властивості людини та професійна діяльність” (жовтень, м.Черкаси, 1997), міжнародному конгресі “Человек в мире спорта: новые идеи, тех-нологии и перспективы“ (травень, м.Москва, 1998), XV з‘їзді Українського фізіоло-гічного товариства (м.Донецьк, 1998), IV міжнародному Науковому конгресі “Олім-пійській спорт і спорт для всіх: проблеми здоров‘я, рекреації, спортивної медицини та реабілітації” (травень, м.Київ, 2000), а також на тренерських семінарах і методичних нарадах з питань підготовки збірних команд України.

Публікації. Здобувачем опубліковано 30 наукових робіт, з них 14 по темі дисертації, в тому числі 3 – у спеціальних фахових виданнях, 1 методичні рекомендації (з співавторами).

Структура дисертації. Основний текст дисертації викладений на 160 сторінках і складається з вступу, шести розділів (огляд літератури, методи дослідження, результати дослідження (3 розділи), аналіз і узагальнення результатів досліджень), висновків, списку використаних джерел (406 джерел, зокрема 187 іншомовних) і чотирьох додатків. Робота містить 28 рисунка і 37 таблиці.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи дослідження

Дослідження проводили в три етапи за участю 54 кваліфікованих спортсменів-чоловіків у віці 19-24 років з високим рівнем спортивної кваліфікації (КМС-МС), членів збірної команди України з легкої атлетики, які протягом 5-8 років спеціалізувалися у бігу на дистанції різної тривалості (100, 800 і 5000 м). Усього проведено 355 досліджень у лабораторних умовах і 1140 за умов спортивного тренування.

Використовувались методи комплексного тестування характеристик фізіологічної реактивності КРС (чутливості, стійкості і швидкості розгортання реакцій) на гіпоксичні і гіперкапнічні (СО2-Н+) зрушення дихального гомеостазису у стані спокою та компьютерна програма їх розрахунку (В.С.Мищенко,1990). Прогресуючу СО2-Н+-стимуляцію створювали методом зворотнього дихання у системі “bag in the box”, робоча система якого заповнювалася газовою сумішшю з 50-60% вмістом О2 (A.Rebuck,1976). Наростаючий ступінь ізокапнічної гіпоксичної стимуляції створювали методом зворотнього дихання у діапазоні змін напруження О2 у альвеолярному повітрі (РАО2) від 135 до 45 мм рт.ст. (D.Сunnigham,1974). Кінетичні характеристики реакції КРС на фізичні навантаження визначали з урахуванням швидкості початкової частини реакції, її піку та стійкості (P.Dejours,1964 D’Angelo,1971). Тестові фізичні навантаження (на велоергометрі “Monark”, Швеція) були спрямовані на характеристику різних сторін енергозабезпечення роботи (J.D.Mаc Dougall,1991; P.J.Maud,1995; Р.Д.Х.Бекус,1998): 15- і 60-секундне навантаження максимальної інтенсивності анаеробного характеру енергозабезпечення, навантаження низької аеробної потужності з дистанційним (середнім) рівнем споживання кисню 17.36-25.97% від максимального рівня споживання О2 (VO2max), середньої (VO2 51.86-55.39% від VO2max) і максимальної (VO2 85.92-93.33% від VO2max) потужності, навантаження ступенезростаючої потужності “до відмови”.

У реальному масштабі часу реєстрували показники реакції КРС на тестові впливи за допомогою швидкодіючого автоматизованого кардіоспірометричного комплексу “Oxycon Alpha” (“Jaeger”, Німеччина): легеневу вентиляцію (VE, мл·хв-1), частоту дихання (fТ, хв-1), дихальний об‘єм (VT, мл), концентрацію О2 і СО2 у видихуваному повітрі (FEO2, FECO2,%), споживання О2 (VO2, мл·хв-1), виділення СО2 (VCO2, мл·хв-1), газообмінне відношення (VCO2/VO2), вентиляційні еквіваленти для О2 (EQO2=VE/VO2) і для CО2 (EQCO2=VE/VCO2), кисневий пульс (“O2-пульс”= VO2/HR, мл·уд-1), частоту серцевих скорочень (HR, уд·хв-1). Вміст лактату у капілярній крові визначали ензиматичним методом (“Dr. Lange-400”). Контроль спеціальної фізичної працездатності та показників швидкісно-силових властивостей нервово-м'язового апарату проводився з використанням методів, запропонованими Б.М.Юшко (1987).

Статистичне опрацювання результатів проводили з використанням комп'ютерної програми “Microsoft Excel” з визначенням основних статистичних показників (Т.Ф.Лакин,1990). Для систематизації індивідуальних реакцій організму використовували метод таксономічного аналізу (Н.Г.Загоруйко,1985; К.Т.Протасов,1986).

Результати дослідження та їх обговорення

Особливості чутливості КРС на гіпоксичні і гіперкапнічні зрушення дихального гомеостазису організму кваліфікованих спортсменів при різній спрямованості процесу довгострокової адаптації. Аналіз реакції КРС за умов дії прогресуючої гіперкапнічної стимуляції дозволив виявити виразні індивідуальні відмінності серед спортсменів, що проявилися як у різних вихідних рівнях досліджуваних характеристик, так і в різній величині їх функціональних зрушень. Застосування алгоритму таксономії дозволило виділити три типи реагування КРС на СО2-Н+-стимул, об'єднавши в один таксон (групу) осіб, які найбільш подібно реагували на гіперкапнічний стимул. Класифікація індивідуальних реакцій на гіпоксичний стимул не дозволила чітко виділити групи спортсменів по типу реагування. В зв‘язку з цим, наступний аналіз реакції КРС на подразники різної сили і характеру був проведений окремо для груп осіб різного типу реагування по критеріях реакції КРС на СО2-Н+-стимул (табл.1).

З наведених даних у табл.1 видно, що кваліфіковані спортсмени з I типом реагування характеризувалися відносно високим рівнем чутливості і загальної реак-тивності вентиляторної (згідно величин VE/PАCO2, VE50) і циркуляторної (HR/PАCO2, HR50) реакції. Цей тип реагування характеризувався зниженим рівнем порогу вентиляторної реакції на СО2 та рівнем стійкості регуляції серцевого ритму (КДА50, РАСО2КДА), а також вищим рівнем чутливості рефлексу Герінг-Брейєра (?VE/?VТ). Такий тип реагування відповідає уявленням про гіперкінетичний тип. Спортсменів з III типом реагування відрізняв знижений рівень чутливості КРС на СО2-Н+-стимул. При цьому мав місце зворотній зв‘язок - зниження чутливості вен-тиляторної реакції на СО2-Н+-стимул супроводжувалося підвищенням рівня стійкос-ті регуляції серцевого ритму і збільшенням порогу вентиляторної реакції на СО2. Це може свідчити про розширення зони нечутливості медулярних хеморецепторів на СО2-Н+-стимул у спортсменів даної групи (гіпокінетичний тип). Середній рівень чутливості кардіореспіраторної системи на гіперкапнічні і гіпоксичні зрушення дихального гомеостазису відрізняв спортсменів з II типом реагування.

Таблиця 1

Характеристика реакції КРС за умов прогресуючої гіперкапнічної і ізокапнічної гіпоксичної стимуляції у стані спокою у кваліфікованих спортсменів з різним типом реагування, M±m

Дослідження показали, що зі збільшенням тривалості основної змагальної дистанції відзначалося зниження чутливості і загальної реактивності КРС на СО2-Н+ і гіпоксичний стимули. У процесі подальшого аналізу, групу осіб з високим рівнем фізіологічної реактивності ( тип реагування - група) в основному склали кваліфіковані спортсмени (93.7%), які довгостроково і успішно спеціалізувалися у бігу на короткі змагальні дистанції (100 м). У групу кваліфікованих спортсменів з середнім рівнем фізіологічної реактивності ( тип реагування - група) входили головним чином спортсмени-бігуни на середні дистанції (800 м), а групу осіб зі зниженим рівнем ( тип реагування - група) склали (94.8%) кваліфіковані спортсмени-бігуни на довгі дистанції (5000 м).

Таким чином, тип реагування кардіореспіраторної системи на зрушення дихального гомеостазису у процесі тривалої адаптації організму спортсменів до тренувальних навантажень взаємопов‘язаний з специфікою вимог виду змагального навантаження до аеробних та анаеробних можливостей організму. Відзначимо, що більше вірогідніх відмінностей серед груп спортсменів відмічалося за характеристиками реакції КРС на СО2-Н+-стимул, ніж на гіпоксичний. Вказані особливості фізіологічної реактивності організму спортсменів, які спеціалізуються у бігу на дистанції різної тривалості, є одночасно наслідком як довготривалої адаптації, так і багаторічного відбору спортсменів в першу чергу по рівню чутливості КРС на СО2-Н+-стимул (С.Н.Кучкин, И.И.Полеткина,1989; В.С.Мищенко,1990; Ю.А.Буков,1997), який у більшій мірі зазнає впливу з боку спадкових факторів, тоді як чутливість КРС на гіпоксичний стимул - впливу факторів зовнішнього середовища (Т.В.Серебровская,1982; В.А.Березовський,1986; В.С.Мищенко,1990).

Особливості реакції КРС на фізичні навантаження аеробного і анаеробного характеру енергозабезпечення у кваліфікованих спортсменів з різним рівнем фізіологічної реактивності. Відмінності чутливості КРС на СО2-Н+-стимул певним чином впливають на рівень фізичної працездатності та характер мобілізації аеробних і анаеробних факторів енергозабезпечення (табл.2). Більший рівень аеробних можливостей організму і загальної фізичної працездатності (згідно Wкр, WАП) відзначався у спортсменів зі зниженим рівнем фізіологічної реактивності ( група), а менший – у спортсменів з високим рівнем фізіологічної реактивності ( група). В той же час, у спортсменів останьої групи мав місце вищий рівень анаеробних креатинфосфатних можливостей (Wmax15c), а у спортсменів з середнім рівнем фізіологічної реактивності - анаеробних гліколітичних (Wmax60c).

Таблиця 2

Рівень фізичної працездатності за показниками максимальної потужності тестових навантажень (W) різної тривалості у кваліфікованих спортсменів з різним рівнем фізіологічної реактивності

Примітка. * - “критичний” рівень визначався як найменша потужність навантаження, при якій досягався максимальний рівень споживання кисню (VO2max).

Індивідуальний аналіз зв’язку максимально досягнутого рівня потужності навантаження при виконанні короткочасних тестів максимальної інтенсивності з рівнем активності анаеробних гліколітичних процесів у енергозабезпеченні, який оцінювали за вмістом лактату у крові (HLa), свідчив, що високі показники фізичної працездатності у легкоатлетів-бігунів різної спеціалізації досягаються різними шляхами. Так, у групі спортсменів з середнім рівнем фізіологічної реактивності ( група), які спеціалізувалися на середніх змагальних дистанціях (800 м), виявлено позитивний взаємозв'язок HLa у крові з потужністю навантажень максимальної інтенсивності анаеробного характеру енергозабезпечення (Wmax15c r=0.81, Wmax60c r=0.89, р<0.05), а у спортсменів з високим рівнем чутливості КРС на СО2-Н+-стимул (I група, біг на 100 м) - негативний взаємозв'язок (Wmax15c r=-0.68; Wmax60c r= =-0.76; р<0.05). Тобто, за цих умов у спортсменів-бігунів на середні дистанції високий рівень фізичної працездатності в основному залежить від мобілізації анаеробних гліколітичних механізмів енергозабезпечення, а у спортсменів-спринтерів – від мобілізації анаеробних креатинфосфатних механізмів, що і підтверджує факт меншого утворення лактату під час короткочасних навантажень максимальної інтенсивності у більш підготовленних спринтерів.

При виконанні максимальних 15-секундних навантажень анаеробного креатинфосфатного характеру у спортсменів зі зниженим рівнем фізіологічної реактивності ( група, біг на 5000 м) вищий рівень Wmax15c поєднувався з вищим по групі вмістом лактату у крові (Wmax15c r=0.59, p<0.05), а за умов 60-секундних навантажень анаеробного гліколітичного характеру навпаки, збільшення величини Wmax60c супроводжувалося меншим прирістом HLa (r=-0.79, p<0.05) та вищим рівнем споживання О2. Тобто, у спортсменів-бігунів на довгі дистанції висока фізична працездатність при короткочасному навантаженні (до 20 с) залежить від анаеробних гліколітичних механізмів, а зі збільшення тривалості навантаження (60-90 с) – від швидкості мобілізації аеробних.

Отримані дані підтверджують, що спеціалізований розвиток тих чи інших сторін енергозабезпечення навантаження накладає відбиток на реактивні властивості КРС і вказують на модифікацію ролі кардіореспіраторної системи при пристосуванні до навантажень різного характеру енергозабезпечення – змінюється співвідношення її значення у постачанні працюючих м‘язів киснем і у їх “очищенні” від метаболітів. Така модифікація полягає і в підвищенні чутливості і загальної реактивності КРС на СО2-Н+-стимул і ацидемію при виконанні швидкісно-силових тренувальних навантажень анаеробного характеру, і в зниженні чутливості - при використанні засобів тренувань, спрямованих на розвиток аеробних можливостей і підвищення рівня витривалості спортсменів. Це вказує на те, що зміни стану нервових утворень, які визначають рівень чутливості КРС, з одного боку, відображають тривалу кумуляцію однотипних тренувальних впливів, а з іншого боку - тісно пов'язані з властивими спортсменам спадковими особливостями реакції КРС при фізичних навантаженнях. Це видно при аналізі реакції КРС на стандартні рівні навантажень переважно аеробного характеру енергозабезпечення. На рис.1 представлені відмінності груп спортсменів з різним типом фізіологічної реактивності за рівнем і структурою реакцій КРС при виконанні тестових фізичних навантажень з різним дистанційним рівнем споживання О2. Ці особливості відображають зміни, що забезпечують стійкість і економічність функціональних реакцій на високому рівні потужності фізичного навантаження.

У спортсменів зі зниженим рівнем чутливості КРС на СО2-Н+-стимул ( група) за умов навантажень середньої аеробної потужності (рис.1.А) відзначався від-носно знижений рівень відповідної реакції КРС за рівнем легеневої вентиляції (VE), споживання О2 (VO2) і частоті серцевих скорочень (HR), що становило 82-94% від середніх даних для всіх спортсменів (p<0.05). За умов фізичних навантажень макси-мальної аеробної потужності (рис.1.Б) високий рівень фізичної працездатності за-безпечувався вірогідно вищою швидкістю утилізації О2 (VO2 122.162.18%) і рівнем легеневої вентиляції (VE 117.772.09%). При цьому, при виконанні навантажень різної аеробної потужності у спортсменів зі зниженим рівнем фізіологічної реактивності відмічався вищий рівень ефективності легеневої вентиляції (EQO2 91.02-97.13%), економічності (О2-пульс 121.34-124.96%) і стійкості (КФУ HR 70.22-76.14%, КФУ EQO2 69.94-72.85%) функціонування КРС, що поєднувалися з нижчим рівнем дихальної компенсації метаболічного ацидозу, про що побічно свідчив відносно нижчий рівень виділення СО2 (VCO2 82.19-83.76%) і газообмінного відношення (VCO2/VO2 82.02-93.79%).

У осіб з високим рівнем чутливості КРС на СО2-Н+-стимул, навпаки, за умов фізичного навантаження низької і середньої аеробної потужності відзначався віднос-но вищий рівень реакції КРС (показники змінювалися в межах 103.49-126.76%), а за умов навантаження максимальної аеробної потужності знижений рівень фізичної працездатності поєднувався зі зниженим рівнем відповідної реакції КРС (VE 83.295.09%, VO2 79.135.73%). Виконання навантажень завжди супроводжувалося підвищенним рівнем дихальної компенсації метаболічного ацидозу (VСO2 116.29-127.41%, VCO2/VO2 112.96-123.78%), а також зниженим рівнем економічності і стійкості функціонування КРС. З рис. 2 видно, що приріст VСO2 та його відношення с VO2 (VCO2/VO2) прямо співвідноситься з рівнем чутливості КРС на зрушення дихального гомеостазису і тому модифікація фізіологічної реактивності кардіореспіраторної системи у процесі адаптації може виступати як механізм формування потужності дихальної компенсації метаболічного ацидозу.

За умов аеробного навантаження середньої потужності висока швидкість розгортання функціональних реакцій, яка оцінювалася за півперіодом реакції збільшення споживання О2 (T50VO2), відзначалася у спортсменів з високим рівнем фізіологічної реактивності (T50VO2ст 75.017.16%), а найменша – у спортсменів зі зниженим (T50VO2ст 125.919.71%) (див.рис.1). З підвищенням потужності фізичного навантаження (максимальна аеробна потужність) більш висока рухливість функціональних реакцій властива спортсменам зі зниженим рівнем чутливості КРС на СО2-Н+-стимул (T50VO2кр 80.954.12%). Тобто, за умов навантаження середньої аеробної потужності високий рівень чутливості КРС на СО2-Н+-стимул, як це мало місце у спортсменів-бігунів на дистанції 100 м, зумовлював швидку реакцію КРС на зміну кислотно-лужного стану крові, а за умов навантаження максимальної аеробної потужності знижена чутливість КРС до гіпоксії і гіперкапнії у бігунів на 5000 м сприяли мобілізації, а не пригніченню швидкості розгортання функціональних реакцій.

Відомо, що амплітуда фізіологічних відповідей на подразники різного ха-рактеру і сили, а також співвідношення “стимул-реакція” залежить від віку (И.А.Аршавский, 1982 В.В.Фролькис 1986), функціонального стану організму та рівня його тренованості (R.B.Shoene, S.Lahiri,1984; B.Saltin,1986 В.С.Мищен-ко,1990 P.O.Astrand,1992 K.Shephard,1992). Аналіз отриманих даних з таких позицій вказує на необхідність при аналізі функціональних реакцій врахувати рівень чутливості КРС на СО2-Н+-стимул, який взаємообумовлений пристосуванням до ефективного виконання вузькоспеціалізованої змагальної діяльності. Про це свідчить, наприклад, той факт, що у осіб з високим рівнем фізіологічної реактивності при дії подразника середньої сили, як це мало місце за умов фізичного навантаження низької і середньої аеробної потужності, відзначався високий рівень відповідної реакції КРС, а з підвищенням сили подразника (навантаження максимальної аеробної потужності) відзначався знижений її рівень. Подібне співвідношення “стимул-реакція” може мати місце у дітей та підлітків і зниження відповідей КРС на збільшення сили подразника пояснювали виснаженням функціональних резервів (H.Rigatto,1978; В.А.Березовскій, Т.В.Серебровская,1987). В даному випадку у спортсменів-спринтерів мають місце інші співвідношення, які пов‘язані з високим рівнем чутливості КРС на СО2-Н+-стимул і відображають специ-фіку пристосування системи до ефективної реалізації її можливостей за умов прояву вузькоспеціалізованої фізичної працездатності швидкісно-силового характеру та реалізації для цього анаеробних сторін енергетичного потенціалу організму.

У спортсменів зі зниженим рівнем фізіологічної реактивності на подразник середньої сили відмічався знижений рівень відповідної реакції КРС, а із збільшен-ням сили подразника відмічалося підвищення і рівня реакції КРС. Зниження чутли-вості КРС на СО2-Н+-стимул у стані спокою в цьому випадку відображає збільшення її функціональних можливостей, а міра такого зниження тісно пов'язана зі збільшенням максимального рівня споживання О2 і іншими проявами максимальних можливостей КРС за умов навантаження максимальної аеробної потужності.

Узагальнення результатів вимірів максимальних рівнів реакції КРС при ви-конанні тестових навантажень дозволило виявити відмінності мобілізації аеробних можливостей спортсменів за умов навантажень різного характеру, які пов‘язані з відмінностями фізіологічної реактивності (табл.3) і направленістю процесу довгострокової адаптації. Так, у спортсменів зі зниженим рівнем чутливості КРС на СО2-Н+-стимул більший рівень споживання О2 (VO2max) і вищий рівень реалізації індивідуальних аеробних можливостей відзначалися за умов ступенезростаючого навантаження (тривалість 12-16 хвилин, “до відмови”). У той же час, у спортсменів з високим і середнім рівнем чутливості КРС на СО2-Н+-стимул більший рівень споживання O2 і реалізації аеробних можливостей зареєстровано за умов 60-секундного навантаження максимальної інтенсивності. Це вказує на специфічність проявів адаптації не тільки за рівнями реакції КРС на адекватні стимули, а і за умовами максимальної реалізації аеробного енергетичного потенціалу організму.

Таблиця 3

Максимальний рівень реакції КРС системи за умов тестових навантажень різного характеру у кваліфікованих спортсменів з різним рівнем фізіологічної реактивності, M±m

Отримані дані вказують на те, що існуючі нормативи тесту-оцінки максимального рівня споживання О2 не враховують особливості мобілізації аеробних процесів у енергозабезпеченні у спортсменів, вузькоспеціалізованих до проявів працездатності на відносно коротких або середніх змагальних дистанціях. Можна думати, що широко використовувані тривалі тестові навантаження ступенезростаючої потужності (И.В.Аулик,1990; J.S.Thoden,1991; J.H.Wilmore, D.L.Costill,1994; Р.Д.Х.Бекус,1998) є адекватними для мобілізаціі аеробних можливостей організму тільки для тих спортсменів, які спеціалізуються на дистанціях, що вимагають прояву витривалості при тривалій роботі. Це може бути пов‘язано з необхідністю дотримання умов оптимального стимулюючого впливу ацидемічних зрушень в організмі (позв'язаних з рівнем активності гліколітичних процесів) для мобілізації аеробних можливостей. Зайво високий ацедимічний стимул, як і СО2-Н+, не стимулює, а пригнічує реакцію КРС (R.L.Warren,1987). Отримані дані показують, що для реалізації максимальних аеробних можливостей організму має значення як рівень активації анаеробних гліколітичних процесів, так і швидкість їх збільшення. Поступове підвищення активності анаеробних процесів у енергозабезпеченні за умов тривалого навантаження ступенезростаючої потужності і швидкий їх ріст за умов 60-секундного навантаження максимальної інтенсивності спричиняє різний вплив на швидкість розгортання реакцій КРС і на реалізацію аеробних можливостей кваліфікованих спортсменів із різним рівнем чутливості КРС на СО2-Н+-стимул. Це пов'язано з особливостями фізіологічної реактивності і направленістю процесу довгострокової адаптації організму відносно специфіки вимог виду змагального навантаження до мобілізації аеробних та анаеробних можливостей.

У спеціальній серії досліджень обґрунтовано, що серія з чотирьох 30-секундних прискорень із 10-секундними інтервалами відпочинку між прискореннями (4 х 30 с), як і 2-хвилинне навантаження максимальної інтенсивності, створюють більш сприятливі умови для мобілізації аеробних можливостей організму спортсменів з високим і середнім рівнем фізіологічної реактивності на зрушення дихального гомеостазису (рис.3). Для спортсменів зі зниженим рівнем фізіологічної реактивності найбільший рівень споживання О2 відзначався тільки за умов тривалого навантаження ступенезростаючої потужності.

Динаміка фізіологічної реактивності КРС і різних проявів спеціальної працездатності на різних етапах адаптації до напруженого спортивного тренування вузькоспеціалізованої спрямованості. Вважають, що у процесі удос-коналення спеціальної фізичної працездатності оптимізуються як структура, так і динамічні характеристики реакції КРС (швидкість їх розгортання, пікові рівні, стійкість), що створює основу для найбільш ефективної реалізації енергетичних можливостей організму за конкретних умов спортивної діяльності. Протягом річного циклу підготовки спортсменів рівень їх спеціальної фізичної працездатності поступово збільшується, досягаючи найвищого рівня у період відповідальних змагань. Тому вивчення річної динаміки процесу фізичного тренування є гарною дослідницькою моделлю вивчення тих факторів адаптації, що забезпечують підвищення функціональних можливостей організму спортсменів. Аналіз проводився на п‘яти точках (етапах адаптації) у межах річного циклу підготовки спортсменів-спринтерів збірної команди України. Ці спортсмени характеризувалися високим рівнем чутливості КРС на СО2-Н+-стимул і у їх тренувальному процесі переважали навантаження швидкісно-силової спрямованості, які вимагають максимальної мобілізаціїї анаеробних можливостей організму.

Аналіз показав, що у кваліфікованих спортсменів з підвищеним вихідним рівнем фізіологічної реактивності із зростанням до початку змагального періоду рів-ня спеціальної працездатності відзначалося зниження рівня чутливості і загальної реактивності КРС на СО2-Н+-стимул, що супроводжувалося відносним зниженням рівня відповідної реакції КРС, підвищенням економічності і швидкості розгортання функціональних реакцій за умов фізичних навантажень. Зазначимо, що у спринтерів з найбільш високим ступенем адаптації і рівнем тренованості (лідери збірної коман-ди), відзначався знижений відносно групи рівень чутливості КРС на гіперкапнічні і гіпоксичні зрушення дихального гомеостазису. Це не узгоджується з даними літера-тури про те, що для спринтерського тренування з підвищенням рівня тренованості спортсменів характерне і підвищення чутливості КРС на СО2-Н+-стимул (Ю.А.Бу-ков,1990). Наші дані показують, що коли має місце високий вихідний рівень чутли-вості КРС на СО2-Н+-стимул у висококваліфікованих бігунів на дистанції 100 м, то він є результатом багаторічного відбору для демонстрації високої ефективності зма-гальної діяльності спортсменів на коротких змагальних дистанціях, а у процесі адап-тації до тренувальних навантажень зберігається загальна закономірність - зниження чутливості КРС на СО2-Н+-стимул при підвищенні рівня спеціальної тренованості. Специфічні елементи пристосувань заключаються при цьому у збільшені швидкості розгортання функціональних реакцій за умов спеціальної діяльності, що, можливо, пов‘язано зі значенням нейрогенних факторів стимуляції реакцій.

ВИСНОВКИ

1. Аналіз фізіологічних факторів, які забезпечують досягнення високої пра-цездатності, продуктивності кардіореспіраторної системи (КРС), реалізації аеробних і анаеробних можливостей у процесі типових для спортивного тренування спеціальних спрямованих впливів на організм показав, що існуючі уявлення і прак-тика фізіологічного моніторингу не достатньо враховує індивідуальні особливості адаптації до тренувальних навантажень. Ключовою характеристикою таких особливостей є індивідуальні відмінності фізіологічної реактивності організму. Аналіз відмінностей окремих спортсменів, які довгостроково тренуються у визначеному виді фізичного навантаження, створюють передумови для поглиблення розуміння ролі характеру оптимізації реактивності КРС для досягнення таких спеціалізованих її властивостей, що створюють основу для адекватної мобілізації аеробного і анаеробного енергетичного потенціалу спорстменів.

2. У кваліфікованих спортсменів виявлено три типи реагування КРС на гіперкапнічні і гіпоксичні зрушення дихального гомеостазису у стані спокою. Перший тип характеризується підвищеним рівнем чутливості кардіореспіраторної системи до дії прогресуючої гіперкапнічної і гіпоксичної стимуляції, зниженим порогом вентиляторної реакції на СО2 та стійкістю вегетативної регуляції. Для третього типу характерний знижений рівень чутливості КРС до гіперкапнії і гіпоксії, який поєднується з високим порогом вентиляторной реакції на СО2 та стійкістю вегетативної регуляції. Другий тип реагування має проміжні характеристики.

3. У процесі тривалої адаптації до напружених фізичних навантажень виявлено закономірні співвідношення загальної реактивності КРС на СО2-Н+- і гіпоксичний стимули з рівнем розвитку аеробних і анаеробних можливостей та характером тренувальних навантажень при вузькій спортивній спеціалізації кваліфікованих спортсменів. Із збільшенням тривалості основної змагальної дистанції спортсменів знижується рівень чутливості КРС при збільшенні її стійкості на зрушення дихального гомеостазису і, навпаки.

4. Для спортсменів, які довгостроково спеціалізуються на довгих змагальних дистанціях, поряд зі зниженим рівнем фізіологічної реактивності відмічається вищий рівень аеробних можливостей та загальної фізичної працездатності, а також знижений рівень анаеробних креатинфосфатних можливостей енергозабезпечення. У спорстменів, які спеціалізуються на коротких змагальних дистанціях, має місце високий рівень чутливості КРС на зрушення дихального гомеостазису поряд зі зниженою максимальною потужністю аеробних процесів та вищою працездатністю у короткочасних тестах максимальної інтенсивності з анаеробним креатинфосфатним механізмом енергозабезпечення. У спортсменів з середнім рівнем фізіологічної реактивності більш висока спортивна працездатність має місце при середній тривалості змагальних дистанцій і залежить перш за все від потужності анаеробних гліколітичних механізмів.

5. Максимальні рівні виділення СО2 у спортсменів всіх груп прямо співвідносяться з рівнем чутливості КРС на СО2-Н+-стимул, що вказує на те, що модифікація фізіологічної реактивності КРС у процесі адаптації може виступати як механізм формування потужності дихальної компенсації метаболічного ацидозу.

6. Високий рівень фізіологічної реактивності організму зумовлює вищий рівень реакції КРС за умов дії подразника слабої сили (аеробне навантаження низької і середньої потужності) і знижений рівень реакції на дію подразника великої сили (аеробне навантаження максимальної потужності), а також обумовлює більш швидку реакцію КРС у початковій частині фізичного аеробного навантаження середньої потужності і знижену - за умов навантаження максимальної аеробної потужності. При виконанні тривалого навантаження у осіб з високим рівнем фізіологічної реактивності швидше, ніж у інших, пригнічується здатність до швидкої мобілізації аеробних можливостей. В той же час, у осіб зі зниженим рівнем фізіологічної реактивності більша реакція мала місце при значно більшій силі подразника. Водночас, цих осіб характеризує знижена швидкість розгортання функціональних реакцій при аеробному навантаженні середньої потужності, а знижений рівень реактивності КРС на зрушення дихального гомеостазису сприяє збереженню мобілізації аеробних можливостей більш тривалий час без пригнічення реакцій КРС за умов тривалого навантаження максимальної аеробної потужності.

7. Для ефективної адаптації організму висококваліфікованих спортсменів до тренувальних і змагальних навантажень швидкісно-силової спрямованості, для досягнення високого спортивного результату на коротких змагальних дистанціях необхідний високий вихідний рівень чутливості і загальної реактивності КРС на СО2-Н+-стимул, який з підвищенням рівня спеціальної працездатності спортсменів знижується. Ступінь такого зниження має індивідуальні відмінності і знаходиться у межах, які визначаються спадковими індивідуальними властивостями організму.

8. Найбільш вираженими показниками зв‘язку рівня фізіологічної реактивності та специфічності довгострокової адаптації кваліфікованих спортсменів у видах спорту, що відрізняються за тривалістю роботи максимальної інтенсивності, є характеристики мобілізації аеробних можливостей організму спортсменів, а також особливості умов визначення потужності аеробних процесів у спортсменів з різним рівнем реактивності. Чим вищий у спортсменів рівень фізіологічної реактивності на зрушення дихального гомеостазису, тим більш висока швидкість активації анаеробних гліколітичних процесів у енергозабезпеченні повинна бути забезпечена у специфічних тестах для повної мобілізації їх аеробних можливостей.

9. Показана висока ефективність використання для тестування максимального рівня аеробних можливостей спортсменів з високим рівнем фізіологічної реактивності, які спеціалізуються на коротких дистанціях змагань, серії з чотирьох 30-секундних навантажень максимальної інтенсивності з інтервалами відпочинку між ними 10 секунд. Для спортсменів із середнім рівнем фізіологічної реактивності (середні дистанції), найкращі умови для реалізації максимальних аеробних можливостей створюються при 2-хвилинних прискореннях максимальної інтенсивності (2-3 прискорення з інтервалом відпочинку 60 секунд). Для спортсменів зі зниженим рівнем фізіологічної реактивності (довгі дистанції) більш високий рівень реалізації аеробних можливостей досягається за умов тривалого навантаження ступенезростаючої потужності “до відмови”.

10. На основі отриманих даних розроблені рекомендації використання спеціальних максимальних тестів у спортсменів різного типу фізіологічної реактивності і спортивної спеціалізації. Запропоновані методи прогнозування рівня аеробних і анаеробних можливостей організму на основі індивідуальних залежностей потужності фізичних навантажень, рівня реакції кардіореспіраторної системи та споживання О2 для різних періодів спортивного тренування.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Мищенко В.С., Лысенко Е.Н., Сиверский Д.Е. Изменение чувствительности системы дыхания человека на гиперкапнический и гипоксический раздражители при воздействии физических нагрузок различной интенсивности // Физиологический журнал им. И.М.Сеченова. – 1994. – Т.80, №3 – С.62-69.

2. Лисенко О.М. Проявлення енергетичних можливостей кваліфікованих спортсменів, зумовлене індивідуальними особливостями їх фізіологічної реактивності // Фізіологічний журнал. – 1998. – Т.44, №3. – С.270-271.

3. Лисенко О.М. Особливості мобілізації анаеробних механізмів енергозабезпечення при виконанні максимальних фізичних навантажень у спортсменів з різною спрямованістю процесу довгострокової адаптації // Доповіді Національної академії наук України. – 2000. – №8. – С.195-198.

4. Лисенко О.М. Відмінності максимальних аеробних можливостей спортсменів, зумовлені спрямованістю процесу довгострокової адаптації // Фізіологічний журнал. – 2001. – Т. 47, №3. – С.80-89.

5. Мищенко В.С., Сердас Р.Э., Горшков И.А., Лысенко Е.Н. Физиологические критерии оценки индивидуальных проявлений специальной выносливости спортсменов // Механизмы развития выносливости спортсменов. – Киев: КГИФК, 1993. – С.5-24.

6. Мищенко В.С., Лысенко Е.Н., Павлик А.И., Сиверский Д.Е. Физиологическая оценка тренировочного эффекта напряженных физических нагрузок на основе анализа изменений физиологической реактивности организма спортсменов // Материалы Междунар. конгресса “Современный Олимпийский спорт”. – Киев, 1993. – С.258-260.

7. Лысенко Е.Н. Особенности функциональных возможностей организма высококвалифицированных баскетболистов различной специализации // Материалы рабочего совещания по обобщенной теме научно-исследовательских работ “Резервные возможности совершенствования функциональной подготовленности при больших тренировочных нагрузках” – К.: ООО "Междунар. фин. агенство", 1996. – С.15-22.

8. Шинкарук О.А., Тайболіна Л.О., Лисенко О.М., Чередниченко О.О. Веслування на байдарках и каное: підсумки і аналіз виступу на XXVII Олімпійських іграх 2000 року: Методичні рекомендації. – К.: ДНДІФКС, 2000. – 61 с.

9. Лысенко Е.Н., Юшко Б.Н. Взаимосвязь индивидуально-типологических свойств ВНД с особенностями функциональных возможностей организма высококвалифицированных спортсменов // Матеріали наук. конф. “Індивідуальні психофізіологічні властивості людини та професійна діяльність”. – Київ-Черкаси, 1997. – С.79.

10. Ye.Lysenko, A.Leonov. Structure of