МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ТАВРІЙСЬКИЙ нацІональний унІверситет

ІМЕНІ. В.І. ВЕРНАДСЬКОГО

КузнЄцов АндрІй Олександрович

УДК: 796.015.6:612:591.1-055.15

фізіологІчНІ МЕХАНІЗМИ присТОСУВАННЯ

органІзмУ ХЛОПЧИКІВ 10-16 РОКІВ ДО систематичНИХ ЦИКЛІЧНИХ наВАНТАЖЕНЬ

03.00.13 – Фізіологія людини і тварин

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Сімферополь – 2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі фізичної реабілітації Запорізького національного університету Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: | доктор біологічних наук, професор,

Маліков Микола Васильович,

завідувач кафедри фізичної реабілітації Запорізького національного університету

Офіційні опоненти: | доктор біологічних наук, професор,

Буков Юрій Олександрович,

завідувач кафедри фізичної реабілітації Таврійського національного університету

імені В.І. Вернадського.

доктор біологічних наук, професор

Лизогуб Володимир Сергійович,

професор кафедри анатомії та фізіології людини і тварин Черкаського національного університету

імені Б. Хмельницького

Захист відбудеться 08.11.2007 року о 1200 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 52.051.04 у Таврійському національному університеті ім. В.І. Вернадського за адресою:

95007, Україна, Крим, м. Сімферополь, пр. Вернадського, 4.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського за адресою: 95007, м. Сімферополь, пр. Вернадського, 4.

Автореферат розісланий 05.10.2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради К 52.051.04 Хусаінов Д.Р.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Вивчення особливостей адаптації організму, що розвивається, до різних факторів зовнішнього середовища, його поточних адаптивних можливостей має важливе значення для оптимізації функціонального стану і рівня здоров’я дітей різного віку. На думку багатьох авторів, саме рівень адаптивних можливостей організму значною мірою визначає якість його пристосувальних реакцій до зовнішніх впливів, зокрема, до систематичних фізичних навантажень різного обсягу й інтенсивності (Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г., 1988; Гаркави Л.Х. и др., 1990; Быков Е.В., 1998; Маліков М.В., 2001; Апанасенко Г.Л., 2003). Особливу роль у цьому напрямку сьогодні набувають дослідження, спрямовані на вивчення функціонального стану й адаптивних можливостей провідних фізіологічних систем організму, що розвивається (серцево-судинної і дихальної). Самі ці системи значною мірою передбачають ефективність адаптивних перебудов. Не зважаючи на досить велику кількість експериментальних досліджень щодо вивчення впливу фізичних навантажень на стан апарату кровообігу і зовнішнього дихання організму дітей різного віку (Мищенко В.С., 1992; Фомин В.С., 1996; Hahn D.B., Payne W.A., 1997; Weir A., 1998; Ванюшин Ю.С., 1998; Іванюра І.О., 2000; Маліков М.В., 2000; Буков Ю.А., Погодіна С.В., 2002), питання комплексного дослідження вікових особливостей зміни їх функціонального стану в процесі адаптації організму, що розвивається, до систематичної м’язової діяльності залишається недостатньо вивченим і безперечно актуальним у галузі нормальної і вікової фізіології. Також слід відзначити, що більшість зазначених досліджень було присвячено вивченню системних реакцій дитячого організму на систематичні фізичні навантаження, в той час як питання щодо фізіологічних механізмів забезпечення процесу адаптації до цих впливів є недостатньо вивченим.

Не менш важливою проблемою є розробка нових методів кількісної оцінки поточного функціонального стану серцево-судинної і дихальної систем організму, апробація
і впровадження цих методів в систему фізіологічного контролю. Нажаль, до теперішнього часу це питання є практично не розробленим, а сам процес оцінки функціонального стану полягає лише в аналізі кількісних значень інтегральних показників систем кровообігу
і зовнішнього дихання.

Отже, безперечна актуальність і висока практична значимість зазначеної проблеми слугували передумовою для проведення цього дослідження, спрямованого на вивчення особливостей адаптації кардіореспіраторної системи хлопчиків 10-16 років до систематичних циклічних навантажень.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота є частиною наукових програм біологічного факультету, кафедр фізіології і фізичної реабілітації Запорізького національного університету Міністерства освіти і науки України і виконана в межах теми “Вивчення особливостей формування адаптивних можливостей організму в онтогенезі”, № державної реєстрації 0104.

Мета і завдання дослідження. Метою дослідження стало вивчення морфофункціональних особливостей і основних фізіологічних механізмів пристосування кардіореспіраторної системи організму хлопчиків 10-16 років до систематичних фізичних навантажень циклічного характеру.

Завдання дослідження:

1.

2.

3.

4.

5.

Об’єкт дослідження – процес адаптації хлопчиків 10-16 років до систематичних фізичних навантажень циклічного характеру.

Предмет дослідження – особливості пристосування кардіореспіраторної системи хлопчиків 10-16 років до систематичної циклічної м’язової роботи.

Методи дослідження. Для оцінки функціонального стану кардіореспіраторної системи і системи крові обстежених хлопчиків в роботі використовували методи спірометрії, електро- і реографії, клінічного аналізу крові, а також комп’ютерну програму
“ШВСМ-інтеграл”. Особливості вегетативної регуляції функціонального стану системи кровообігу вивчали за допомогою традиційної ортостатичної проби. Адаптивні можливості серцево-судинної системи хлопчиків 10-16 років визначали за допомогою методу Малікова М.В. Всі отримані в ході дослідження експериментальні матеріали оброблялись стандартними методами математичної статистики.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше доведено, що процес адаптації організму, що розвивається, до систематичних фізичних навантажень циклічного характеру здійснюється не стільки за рахунок підвищення рівня функціонування систем кровообігу і зовнішнього дихання, скільки за рахунок оптимізації фізіологічних механізмів регуляції діяльності цих систем, пов’язаної з різним ступенем симпатичних впливів на їх центральні і периферичні відділи, переходом на більш економічний еукінетичний тип регуляції серцевої діяльності і більш ефективний ємкісний тип кровообігу.

З’ясовано, що систематичні циклічні навантаження приводять до суттєвої зміни вікової динаміки функціонального стану й адаптивних можливостей серцево-судинної системи хлопчиків 10-16 років.

Уперше відзначена наявність вираженої гетерохронності адаптивних перебудов в кардіореспіраторній системі організму, що розвивається, і визначені “критичні” періоди його адаптації до систематичної м’язової роботи циклічного характеру.

Крім цього, матеріали дослідження дозволили констатувати високу інформативність нового методу кількісної оцінки функціонального стану серцево-судинної і дихальної систем організму.

Теоретичне значення дослідження. У ході дослідження отримано нові експериментальні результати відносно особливостей пристосування кардіореспіраторної системи хлопчиків 10-16 років до систематичних фізичних навантажень циклічного характеру, що є певним доповненням до наявних теоретичних відомостей із проблем адаптації організму до факторів зовнішнього середовища.

Практичне значення отриманих результатів полягає у визначенні основних закономірностей формування адаптивних реакцій організму, що розвивається, на фізичні навантаження циклічного характеру в процесі його онтогенетичного розвитку. Матеріали дослідження можуть використовуватись як фізіологічне обґрунтування під час нормування фізичних навантажень для дітей різного віку. Відзначена нами висока інформативність нового методу кількісної оцінки функціонального стану систем кровообігу і зовнішнього дихання свідчать про можливість його практичного застосування в системі фізіологічного контролю.

Результати дослідження використовуються в навчальному процесі під час викладання курсів “Фізіологія людини і тварин”, “Фізіологія фізичних вправ”, “Вікова фізіологія”
і “Функціональна діагностика” для студентів біологічного факультету і факультету фізичного виховання Запорізького національного університету.

Особистий внесок здобувача полягає у доборі й аналізі теоретичних і практичних джерел за темою дослідження, виконанні експериментальної частини роботи, обробці отриманих результатів. Розробка схеми експерименту, аналіз і обговорення експериментальних даних проведено разом із науковим керівником. У працях, написаних у співавторстві, дисертантові належить проведення експериментальних досліджень, обробка матеріалів, формування деяких висновків

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційного дослідження докладались на Міжнародному симпозіумі “Вариабельность сердечного ритма: теоретические и прикладные аспекты” (Іжевськ, 2003), Міжнародній науково-практичній конференції “Актуальні проблеми фізичної культури та спорту в сучасних
соціально-економічних і екологічних умовах” (Запоріжжя, 2005), VII Міжнародній
науково-практичній конференції “Фізична культура, спорт та здоров’я” (Харків, 2005), Міжнародній науково-практичній конференції “Улучшение, сохранение и реабилитация здоровья в контексте международного сотрудничества” (Брест, 2005), Міжнародному симпозіумі “Гелиогеофизические факторы и здоровье человека” (Новосибірськ, 2005),
ЙЙЙ Всеукраїнській науковій конференції “Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі
і патології” (Київ, 2006), ЙЙ Міжнародному симпозіумі “Эколого-физиологические проблемы адаптации” (Москва, 2007), Міжнародній науково-практичній конференції “Актуальні проблеми фізичної культури та спорту в сучасних соціально-економічних
і екологічних умовах” (Запоріжжя, 2007), Загальноросійській науковій конференції з Міжнародною участю “Физиолого-гигиенические проблемы экологии человека” (Бєлгород, 2007) і обговорювалися на аспірантських семінарах, засіданнях кафедр анатомії і фізіології, фізичної реабілітації і медико-біологічних основ фізичної культури і спорту Запорізького національного університету.

Публікації. За темою дисертації опубліковано 8 статей, з яких 5 у фахових виданнях, які затверджені ВАК України, і 7 в матеріалах Міжнародних конференцій, симпозіумів
і конгресів.

Обсяг та структура дисертації. Дисертаційна робота викладена на 148 сторінках
і складається з переліку умовних скорочень, вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних літературних джерел. У тексті дисертації представлені 68 таблиць і 3 рисунка. У список використаних літературних джерел входить 167 вітчизняних і 27 зарубіжних джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі “Огляд літературних даних” проведений аналіз літератури щодо особливостей функціонального стану й адаптивних можливостей серцево-судинної системи та системи зовнішнього дихання дітей шкільного віку які систематично зазнають вплив фізичних навантажень.

Матеріали і методи дослідження

У відповідності з метою і задачами дослідження нами було проведено обстеження
196 хлопчиків у віці від 10 до 16 років, які систематично займаються плаванням (експериментальна група) і 109 хлопчиків того ж віку зі звичайним рівнем рухової активності (контрольна група). Всі хлопчики навчались в загальноосвітніх школах №18
і №8 м. Запоріжжя.

В процесі обстеження у всіх школярів реєстрували такі показники: довжину (ДТ, см)
і масу (МТ, кг) тіла, частоту серцевих скорочень (ЧСС, уд/хв), систолічний (АТс, мм рт.ст.), діастолічний (АТд, мм рт.ст.), пульсовий (АТп, мм рт.ст.), середній (АТср, мм рт.ст.) артеріальний тиск традиційними методами; тривалість інтервалів P-Q (с), QRS (с), ST (с), зубців P (с) і T (с), амплітуди зубців P (мВ), Q (мВ), R (мВ), S (мВ), T (мВ) методом електрокардіографії; систолічний (СОК, мл) і хвилинний (ХОК, л/хв) об’єми крові, серцевий (СІ, л/хв/м2) і ударний (УІ, мл/м2) індекси, загальний (ЗПОС, динссм-0,5) і питомий (ППОС, динссм-0,5м2) периферичний опір судин методом тетраполярної реографії за допомогою автоматизованого діагностичного комплексу “Кардіо+” НВП “Метекол” (Україна); параметри варіаційної пульсометрії за методикою Р.М. Баєвського (моду – Мо, с; амплітуду моди – АМо, %; варіаційний розмах – ДХ, с; індекс вегетативної рівноваги – ІВР, умовні одиниці, у.о.; індекс напруги регуляторних механізмів серцево-судинної системи організму – ІНссс, у.о.) і амплітудної пульсометрії за методом М.В. Малікова (Моh, мВ; АМоh, %; ДХh, мВ; показник ефективності роботи серця – ПЕРС, у.о.); величину адаптаційного потенціалу системи кровообігу за методом М.В. Малікова (АПссс, у.о.), величину гематокриту (Н, %). Для оцінки стану вегетативної регуляції системи кровообігу обстежених використовувалась стандартна ортостатична проба. В дослідженні розраховували величини об’єму серця
(Vс, см3), індексу Робінсона (ІР, у.о.), індексу Скібінського (ІС, у.о.), індексу гіпоксії
(ІГ, у.о.), коефіцієнту економічності кровообігу (КЕК, у.о.) за традиційними формулами,
і визначали рівень функціонального стану серцево-судинної системи (РФСссс, бали) і системи зовнішнього дихання (РФСзд, бали) з використанням комп’ютерної програми
“ШВСМ-інтеграл”. Всі отримані в ході дослідження данні було опрацьовано за допомогою статистичного пакету Microsoft Excel.

Результати дослідження та їх обговорення

Вивчення особливостей пристосування організму, що розвивається, до зовнішніх факторів, зокрема, до систематичних фізичних навантажень різного обсягу й інтенсивності має не тільки загальнотеоретичне значення, але і є необхідним для ефективного функціонування системи фізіологічного контролю за станом здоров’я дітей різного віку. За останні роки цій проблемі присвячено досить велику кількість експериментальних досліджень, але їх автори основну увагу приділяли особливостям системних реакцій організму дітей на м’язову роботу без конкретного аналізу основних фізіологічних механізмів, що забезпечують найбільш оптимальну форму адаптації до цього зовнішнього фактору. У зв’язку з вищезазначеним, нами, на підставі отриманих експериментальних даних, були проаналізовані особливості пристосування кардіореспіраторної системи хлопчиків 10-16 років до систематичних фізичних навантажень і вивчені фізіологічні механізми забезпечення цього процесу.

Відповідно до результатів, наведених у таблиці 1, практично у всіх вікових групах значення АПссс у дітей, які систематично зазнають фізичних навантажень, статистично достовірно перевищували величини цього показника, зафіксованого у їхніх однолітків зі звичайним рівнем рухової активності.

Таблиця 1

Величини адаптаційного потенціалу серцево-судинної системи (АПссс, у.о.) у обстежених хлопчиків контрольної (КГ) та експериментальної (ЕГ) груп (Мм)

Вік, роки | КГ | ЕГ

10 | 0,970,25 середній | 1,490,45 високий

11 | 1,380,41 високий | 1,660,30 високий

12 | 0,790,19 середній | 2,500,44*** високий

13 | 0,840,40 середній | 2,600,50** високий

14 | 1,290,37 вище середнього | 3,411,24* високий

15 | 1,300,41 вище середнього | 2,430,34* високий

16 | 1,230,56 вище середнього | 4,471,42* високий

Тут та далі: * - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001 порівняно
з контрольною групою.

Означені матеріали добре погоджуються з думкою багатьох дослідників щодо позитивного впливу систематичних занять фізичними вправами на функціональний стан організму, що розвивається. Разом з тим, недостатньо вивченими є питання, пов’язані з дослідженням основних фізіологічних механізмів, які забезпечують зростання адаптивних можливостей організму під час тривалого впливу фізичних навантажень.

Аналіз особливостей електричної активності серця у представників контрольної
і експериментальної груп дозволив констатувати наявність певних функціональних перебудов у хлопчиків, які систематично зазнають впливу фізичних навантажень (табл. ).

Таблиця 2

Тривалість інтервалів P-Q, QRS і зубця T у обстежених хлопчиків контрольної (КГ) та експериментальної (ЕГ) груп (Мм)

Вік, роки | P-Q, с | QRS, с | T, с

КГ | ЕГ | КГ | ЕГ | КГ | ЕГ

10 | 0,105±0,006 | 0,093±0,005 | 0,060±0,005 | 0,059±0,004 | 0,103±0,009 | 0,138±0,009**

11 | 0,117±0,005 | 0,098±0,006** | 0,068±0,005 | 0,066±0,003 | 0,094±0,008 | 0,149±0,008***

12 | 0,124±0,006 | 0,111±0,003* | 0,079±0,005 | 0,064±0,003* | 0,121±0,007 | 0,151±0,006**

13 | 0,129±0,006 | 0,087±0,007*** | 0,080±0,005 | 0,058±0,004** | 0,118±0,013 | 0,147±0,006*

14 | 0,144±0,017 | 0,110±0,006* | 0,073±0,003 | 0,058±0,003** | 0,133±0,008 | 0,168±0,009**

15 | 0,146±0,015 | 0,102±0,003** | 0,083±0,003 | 0,059±0,002*** | 0,123±0,008 | 0,168±0,010***

16 | 0,145±0,011 | 0,098±0,003*** | 0,082±0,004 | 0,054±0,002*** | 0,127±0,008 | 0,173±0,011**

Не зважаючи на відсутність статистично достовірних міжгрупових розбіжностей в тривалості інтервалу S-T і зубця Р, для хлопчиків експериментальної групи практично всіх вікових категорій характерним було скорочення тривалості інтервалів P-Q, QRS і, навпаки - збільшення тривалості зубця Т. Вочевидь, що адаптація серцевої діяльності до систематичних фізичних навантажень здійснюється за рахунок вираженої активації симпатичного відділу вегетативної нервової системи, що забезпечує стабільний позитивний дромотропний ефект. При цьому важливо відзначити, що підвищення швидкості проведення збудження від передсердь до шлуночків (інтервал P-Q) і безпосередньо по шлуночкам серця (інтервал QRS) у представників експериментальної групи реєструвалось по мірі збільшення тривалості систематичних занять фізичними вправами, тоді як для хлопчиків зі звичайним рівнем рухової активності характерним було поступове погіршення проводимості серцевого м’яза у віковому діапазоні від 10 до 16 років. Досить важливим доповненням до вищезазначеного слугував також факт достовірно більш високої тривалості зубця Т у хлопчиків експериментальної групи порівняно з їх однолітками з контрольної групи практично у всіх досліджених вікових категоріях. Можна говорити про те, що під впливом систематичних фізичних навантажень спостерігається не тільки підвищення загальної проводимості серцевого м’яза, але і виражена активізація відновлювальних процесів з більш оптимальною формою реполяризації.

Таблиця 3

Амплітуда деяких зубців ЕКГ у обстежених хлопчиків контрольної (КГ) та експериментальної (ЕГ) груп (Мм)

Вік, роки | Q, мВ | R, мВ

КГ | ЕГ | КГ | ЕГ

10 | 0,087±0,030 | 0,050±0,017 | 1,25±0,24 | 0,78±0,14

11 | 0,104±0,024 | 0,043±0,020* | 1,06±0,19 | 0,85±0,17

12 | 0,156±0,020 | 0,067±0,017** | 1,20±0,17 | 1,43±0,22

13 | 0,104±0,013 | 0,030±0,006*** | 1,17±0,19 | 1,33±0,21

14 | 0,094±0,020 | 0,043±0,007* | 0,95±0,11 | 1,34±0,19

15 | 0,093±0,011 | 0,056±0,006** | 1,25±0,18 | 1,42±0,22

16 | 0,093±0,013 | 0,054±0,007** | 1,17±0,21 | 1,44±0,19

На користь більш ефективних пристосувальних змін електричної активності серця у представників експериментальної групи свідчили також результати порівняльного аналізу величин амплітуд всіх зубців елементарної електрокардіограми. Найбільш суттєві міжгрупові розбіжності були відзначені нами у відношенні зубців Q і R. Як свідчать результати, наведені в таблиці 3, практично у всіх вікових групах у хлопчиків експериментальної групи було зареєстровано достовірно більш низькі амплітуди зубця Q і, навпаки - тенденція до більш високих амплітуд зубця R.

Отримані дані можуть свідчити про те, що в процесі адаптації серцево-судинної системи до систематичних фізичних навантажень спостерігається скорочення часу проведення збудження по міжшлунковій перегородці і тенденція до гіпертрофії шлуночків серця.

Отже, результати порівняльного аналізу особливостей електричної активності серця у обстежених хлопчиків 10-16 років контрольної і експериментальної груп дозволили констатувати, що в цьому віці адаптація серцевої діяльності до систематичної м’язової роботи здійснюється за рахунок підвищення проводимості збудження в серці, тенденції до гіпертрофії шлуночків і вираженої активізації відновлювальних процесів у серці.

Певні міжгрупові розбіжності були отримані нами і під час аналізу показників, що характеризують стан регуляторних механізмів. Відповідно до результатів, наведених у таблиці 4, з віком у хлопчиків експериментальної групи відзначалось суттєве зниження значень серцевого індексу (СІ), які, починаючи з 12 років, були статистично достовірно нижче величин цього показника, зареєстрованого у хлопчиків контрольної групи. Зазначені результати дають змогу дійти висновку, що систематичний вплив фізичних навантажень на організм, що розвивається, сприяє його переходу на більш економічний, еукінетичний тип регуляції роботи серця. Навпаки, у хлопчиків зі звичайним рівнем рухової активності динаміка вікових коливань СІ була більш різкою з явно вираженими несприятливими періодами гіперкінетичного типу регуляції серцевої діяльності (у віці 11, 13 і 15 років).

Досить цікаво виглядали і результати аналізу величин загального периферичного опору судин, зареєстровані у представників обох груп. Якщо у віці від 10 до 12 років суттєвих міжгрупових розбіжностей за цим показником відзначити не вдалось, то з 13 років для хлопчиків експериментальної групи були характерні достовірно більш високі величини ЗПОС. Разом з тим, не можна не звернути увагу на той факт, що у них реєструвався більш оптимальний характер вікових змін ЗПОС. Період зниження цього параметру з 10 до 12 років супроводжувався довготривалим етапом його наступної стабілізації. Вікова динаміка ЗПОС у представників контрольної групи носила стрибкоподібний характер з тенденцією до його зниження.

Таблиця 4

Величини загального периферичного опору судин (ЗПОС, динЧсЧсм-0,5) і серцевого індексу (СІ, л/хв/м2) у обстежених хлопчиків контрольної (КГ) та експериментальної (ЕГ) груп (Мм)

Вік, роки | ЗПОС | СІ

КГ | ЕГ | КГ | ЕГ

10 | 1698,86±150,78 | 1787,55±113,00 | 3,35±0,21 | 3,57±0,17

11 | 1506,2±207,81 | 1629,9±89,08 | 3,95±0,44 | 3,52±0,15

12 | 1541,41±86,15 | 1479,55±79,87 | 3,26±0,14 | 3,48±0,14

13 | 1075,9±112,01 | 1419,77±54,72** | 4,59±0,29 | 3,35±0,12***

14 | 1306,3±85,51 | 1420,35±32,31 | 3,26±0,18 | 3,04±0,06

15 | 1087,63±94,53 | 1427,67±43,47** | 3,81±0,28 | 3,00±0,06*

16 | 1095,15±69,25 | 1433,59±79,43** | 3,41±0,27 | 2,88±0,15*

Аналіз наведених результатів дозволив говорити не тільки про перехід організму хлопчиків експериментальної групи на більш оптимальний тип регуляції серцевої діяльності, але і про формування під впливом фізичних навантажень найбільш оптимального типу кровообігу. З’ясовано, що для хлопчиків молодших вікових груп (10-11 років) був характерний резистивний тип кровообігу, що характеризується високими значеннями загального периферичного опору судин. Починаючи з 12 років спостерігався перехід на більш економічний режим функціонування, при якому тип кровообігу набував ознаки ємкісного.

Досить вираженим був вплив систематичних фізичних навантажень циклічного характеру і на особливості вегетативної регуляції функціонального стану серцево-судинної системи.

Згідно з даними, наведеними в таблиці 5, практично у всіх вікових групах у хлопчиків експериментальної групи реєструвались більш низькі, порівняно з їх однолітками зі звичайним рівнем рухової активності, величини відносного приросту ЧСС після проведення ортостатичної проби. Важливо відзначити, що починаючи з 12 років, зазначені міжгрупові розбіжності носили статистично достовірний характер.

Таблиця 5

Величини відносного приросту ЧСС після ортостатичної проби
(ЧСС, %) і індексу напруги регуляторних механізмів системи кровообігу (ІНссс, у.о.) у обстежених хлопчиків контрольної (КГ) та експериментальної (ЕГ) груп (Мм)

Вік,

роки | ЧСС | ІНссс

КГ | ЕГ | КГ | ЕГ

10 | 23,32±2,39 | 19,87±2,38 | 89,6611,42 | 113,2744,79

11 | 29,56±3,70 | 23,14±1,81 | 100,1034,06 | 135,7522,01

12 | 31,61±4,49 | 18,67±2,09** | 219,8691,79 | 78,3623,01***

13 | 23,91±2,95 | 18,76±1,60 | 145,9210,34 | 73,0411,36***

14 | 28,29±3,53 | 16,75±1,05** | 83,8112,15 | 28,582,98***

15 | 28,33±4,23 | 18,66±1,45* | 79,0814,11 | 47,309,30*

16 | 20,39±3,76 | 11,72±1,64* | 165,4710,76 | 80,3712,25***

Не викликає сумніву, що під впливом систематичних фізичних навантажень циклічного характеру у хлопчиків експериментальної групи спостерігається суттєве зниження збуджуваності симпатичного відділу вегетативної нервової системи і підвищення ролі автономної системи регуляції функціонального стану апарату кровообігу. Підтвердили ці дані і результати порівняльного аналізу величин ІНссс. Починаючи з 12 років і до завершення досліджуваного вікового періоду, для хлопчиків експериментальної групи були характерні достовірно більш низькі, порівняно з їх однолітками з контрольної групи, значення ІНссс.

Таблиця 6

Величини гематокриту (H, %) у обстежених хлопчиків контрольної (КГ) та експериментальної (ЕГ) груп (Мм)

Вік, роки | КГ | ЕГ

10 | 40,87±0,82 | 41,73±1,10

11 | 41,77±1,22 | 43,99±1,02

12 | 42,14±1,50 | 44,20±0,96

13 | 40,22±1,18 | 46,63±0,62***

14 | 43,99±1,18 | 47,12±0,87*

15 | 42,75±1,06 | 42,91±0,82

16 | 43,77±1,26 | 47,52±1,09*

Адаптивні перебудови організму хлопчиків експериментальної групи стосувались не тільки системи регуляції апарату кровообігу, але і ємності системи забезпечення киснем. Як свідчать результати, наведені в таблиці 6, досить вираженими були і міжгрупові розбіжності у відношенні величин гематокриту. Практично у всіх вікових групах у хлопчиків експериментальної групи реєструвались більш високі, ніж у їхніх однолітків зі звичайним рівнем рухової активності, величини цього параметру. Треба зазначити, що якщо у віковому періоді від 10 до 12 років можна було констатувати лише тенденцію до цього характеру міжгрупових співвідношень за величиною гематокриту, то у віці від 13 до 16 років реєструвались статистично достовірні міжгрупові розбіжності за значеннями гематокриту. Отже, під впливом систематичних фізичних навантажень циклічного характеру для організму хлопчиків характерним є пристосувальне підвищення загальної кисневої ємності крові.

Загалом можна констатувати, що отримані результати дозволили визначити деякі фізіологічні механізми пристосування організму, що розвивається, до впливу систематичних циклічних навантажень.

Досить цікаво виглядали результати порівняльного аналізу величин інтегральних параметрів систем кровообігу і зовнішнього дихання, які значною мірою визначають поточний функціональний стан цих систем. Відповідно до результатів, наведених у таблиці 7, у більшості вивчених вікових груп нам не вдалося зареєструвати статистично достовірні розбіжності величин СОК, ХОК і Vс, зареєстрованих у хлопчиків контрольної
і експериментальної груп.

Таблиця 7

Величини систолічного (СОК, мл), хвилинного (ХОК, л/хв) об’ємів крові і об’єму серця (Vс, см3) у обстежених хлопчиків контрольної (КГ) та експериментальної (ЕГ) груп (Мм)

Вік, роки | СОК | ХОК | Vс

КГ | ЕГ | КГ | ЕГ | КГ | ЕГ

10 | 53,604,49 | 47,571,86 | 4,240,31 | 4,190,21 | 458,8611,65 | 423,587,52**

11 | 55,572,85 | 51,422,07 | 4,840,57 | 4,510,25 | 467,059,96 | 467,086,36

12 | 62,202,72 | 59,162,32 | 4,550,27 | 4,620,20 | 517,6011,65 | 497,348,62

13 | 67,816,95 | 67,335,86 | 6,540,65 | 5,250,43 | 540,9716,93 | 543,609,20

14 | 72,512,33 | 67,161,27* | 5,210,34 | 4,870,11 | 593,1613,86 | 585,856,56

15 | 74,102,73 | 68,431,46* | 6,450,46 | 5,160,14 | 627,8518,35 | 634,589,07

16 | 75,725,16 | 72,681,65 | 6,140,48 | 5,280,23 | 695,0226,11 | 679,339,76

Відповідний порівняльний аналіз був проведений нами і щодо основних інтегральних параметрів системи зовнішнього дихання. Як свідчать результати, відображені у таблиці 8,
у більшості вивчених вікових груп нам не вдалося зареєструвати статистично достовірні міжгрупові розбіжності за величинами життєвої ємності легень (ЖЄЛ), часу затримки дихання на вдиху (Твд) і видиху (Твид), що характеризують, як відомо, потенційні можливості апарату зовнішнього дихання, функціональні можливості киснево-забезпечувальної системи організму і тісно пов’язані з інтенсивністю окислювальних процесів.

Таблиця 8

Величини життєвої ємності легень (ЖЄЛ, л), часу затримки дихання на вдиху (Твд, с) і видиху (Твид, с) у обстежених хлопчиків контрольної (КГ) та експериментальної (ЕГ) груп (Мм)

Вік, роки | ЖЄЛ | Твд | Твид

КГ | ЕГ | КГ | ЕГ | КГ | ЕГ

10 | 2,170,09 | 2,090,05 | 45,787,94 | 43,333,80 | 21,782,60 | 19,331,29

11 | 2,160,13 | 2,240,05 | 63,439,20 | 55,343,38 | 22,003,32 | 19,031,34

12 | 2,850,10 | 2,350,07*** | 46,142,37 | 55,332,48** | 27,213,80 | 25,952,60

13 | 3,030,32 | 2,920,08 | 64,508,91 | 63,922,63 | 25,755,27 | 21,191,36

14 | 3,590,23 | 3,410,11 | 63,444,45 | 68,553,55 | 25,895,82 | 23,081,67

15 | 3,560,38 | 3,870,12 | 62,455,06 | 62,492,44 | 25,091,67 | 24,971,51

16 | 3,760,25 | 4,620,22*** | 83,208,93 | 103,389,41* | 25,604,47 | 33,632,86*

Статистично значимі розбіжності були відзначені нами тільки у період стійкої адаптації організму до фізичних навантажень (16 років). У цьому віці величини ЖЄЛ, Твд
і Твид у хлопчиків експериментальної групи були статистично значно вище, ніж у їхніх однолітків зі звичайним рівнем рухової активності.

Загалом, результати порівняльного аналізу інтегральних показників кардіореспіраторної системи організму хлопчиків із різним рівнем рухової активності свідчать про те, що систематичні фізичні навантаження не призводять до суттєвої зміни функціонального стану систем кровообігу і зовнішнього дихання у віці від 10 до 16 років. Певною мірою це припущення підтвердили результати порівняльного аналізу даних, отриманих за допомогою методу кількісної оцінки рівня функціонального стану систем кровообігу і зовнішнього дихання. У таблиці 9 наведено результати порівняльного аналізу величин функціонального стану системи кровообігу хлопчиків контрольної
і експериментальної груп. Як свідчать ці результати, у більшості вікових груп нам не вдалось зареєструвати статистично достовірних розбіжностей в РФСссс між дітьми з різним рівнем рухової активності. Досить цікаві дані були отримані і під час аналізу середньогрупових величин РФСзд представників контрольної і експериментальної груп. З’ясовано, що практично у всіх вікових групах середній рівень функціонального стану системи зовнішнього дихання хлопчиків контрольної групи був статистично значимо вище, ніж у їхніх однолітків, які підлягали систематичним фізичним навантаженням. Лише у віці 15 і 16 років достовірні відмінності за цим параметром зареєструвати не вдалось.

Таблиця 9

Величини рівня функціонального стану серцево-судинної (РФСссс, бали)
і дихальної (РФСзд, бали) систем організму обстежених хлопчиків контрольної (КГ) та експериментальної (ЕГ) груп (Мм)

Вік, роки | РФСссс | РФСзд

КГ | ЕГ | КГ | ЕГ

10 | 71,891,81 | 57,213,25*** | 68,422,28 | 51,893,84***

11 | 66,703,96 | 65,401,71 | 73,995,24 | 54,803,17***

12 | 75,872,38 | 71,821,91 | 77,812,76 | 61,293,24***

13 | 59,714,46 | 72,941,66** | 81,526,00 | 58,293,10***

14 | 74,971,70 | 74,641,49 | 74,312,41 | 58,402,96***

15 | 67,043,48 | 65,821,62 | 59,035,06 | 52,043,08

16 | 72,913,97 | 62,853,63* | 68,094,66 | 68,575,89

Відзначені нами міжгрупові співвідношення за РФСссс і РФСзд дозволили констатувати відсутність суттєвого впливу систематичних фізичних навантажень на ці параметри. Разом з тим, аналіз отриманих матеріалів свідчив про те, що в процесі пристосування організму, що розвивається, до систематичних фізичних навантажень має місце певна неузгодженість у роботі систем кровообігу і зовнішнього дихання. На початкових етапах адаптаціоґенезу основну роль у забезпеченні найбільш адекватних адаптивних перебудов бере на себе серцево-судинна система і лише на завершальних етапах адаптації спостерігається певне “вирівнювання” РФСссс і РФСзд організму дітей, які систематично займаються м’язовою роботою.

Окрім з’ясування фізіологічних механізмів пристосування організму, що розвивається, до систематичних фізичних навантажень циклічного характеру, велике значення має аналіз вікової динаміки його функціонального стану в процесі адаптації до цього зовнішнього фактору. Це дає реальну можливість визначити окремі фази розвитку адаптаційного процесу, визначити періоди, що характеризуються суттєвим погіршенням функціонального стану, вираженою дискоординацією в діяльності основних адаптивних систем, зниженням загальних адаптивних можливостей організму. Вочевидь, що знання особливостей вікової динаміки пристосувальних змін організму, що розвивається, вкрай необхідно для ефективного контролю за їх функціональним станом і рівнем здоров’я. Результати дослідження доводять, що характер вікових коливань адаптивних можливостей системи кровообігу у віковому діапазоні від 10 до 16 років, зафіксований у нашому дослідженні у школярів контрольної групи, практично повністю збігався з результатами аналогічних досліджень інших авторів (Баевский Р.М., Берсенева А.П., 1993; Маліков М.В., 2003; Ямпольская Ю.А., 2004; Богдановська Н.В., 2005). У зв’язку з вищезазначеним, динаміку вікових змін адаптаційного потенціалу хлопчиків зі звичайним рівнем рухової активності можна вважати однією з якісних характеристик онтогенетичного розвитку організму.

На відміну від цих матеріалів, аналіз характеру вікових змін адаптивних можливостей представників експериментальної групи дозволив констатувати виражений вплив на них систематичних фізичних навантажень циклічного характеру (рис. ).

Вікові зміни адаптивних можливостей системи кровообігу хлопчиків цієї групи характеризувались відсутністю різких коливань у величинах адаптаційного потенціалу і для них, здебільшого, був властивий “плавний” характер динаміки цього функціонального показника. Разом з тим треба зазначити, що в процесі адаптації організму, що розвивається, до систематичних фізичних навантажень циклічного характеру спостерігаються періоди вираженого росту величин АПссс (11-12 і 15-16 років), відносної стабілізації (10-11 і 12-14 років), а також тенденції до деякого погіршення адаптивних можливостей апарату кровообігу (14-15 років).

Застосування систематичних фізичних навантажень циклічного характеру суттєво вплинуло і на характер вікових коливань рівня функціонального стану серцево-судинної системи (РФСссс).

Відповідно до результатів, відображених на рисунку 2, у хлопчиків контрольної групи нами був зареєстрований високоамплітудний характер вікової динаміки РФСссс з періодами статистично достовірного погіршення цього параметру у віці 10-11, 12-13, 14-15 років
і яскраво вираженими етапами оптимізації функціонального стану апарату кровообігу (11-12, 13-14 і 15-16 років). Навпаки, застосування систематичних фізичних навантажень приводило до своєрідного “згладжування” вікових коливань РФСссс. У процесі адаптації організму, що розвивається, до фізичних навантажень спостерігається зростання РФСссс у віці 10-11 років, 11-12 років, відносна стабілізація цього показника у віковому діапазоні від 12 до 14 років
і достовірне зниження РФСссс у віці 14-15 років. У світлі наведених даних треба відзначити досить високу ідентичність вікової динаміки АПссс і РФСссс, зареєстровану у хлопчиків експериментальної групи.

Застосування систематичних фізичних навантажень циклічного характеру, навпаки, не привело до суттєвої зміни вікової динаміки функціонального стану системи зовнішнього дихання.

Як свідчать результати, наведені на рисунку 3, у школярів обох груп реєструвався практично ідентичний характер вікових змін РФСзд в діапазоні від 10 до16 років. Для них було характерне підвищення РФСзд у віці від 10 до 12 і від15 до 16 років, його відносна стабілізація від 12 до 14 років і виражене погіршення у віковому діапазоні від 14 до 15 років.

Порівняльний аналіз особливостей вікової динаміки адаптивних можливостей серцево-судинної системи організму, рівня її функціонального стану, а також функціонального стану системи зовнішнього дихання засвідчив, що умовно “критичним” періодом пристосування до систематичних фізичних навантажень є вік від 14 до 15 років, який характеризується синхронним погіршенням функціонального стану серцево-судинної, дихальної систем організму, що розвивається і падінням його загальних адаптаційних можливостей.

Загалом результати проведеного дослідження дозволили визначити ряд суттєвих особливостей пристосування кардіореспіраторної системи хлопчиків 10-16 років до систематичних фізичних навантажень, це вносить певний внесок не тільки в загальнотеоретичне розуміння проблеми адаптації, але і має практичне значення для підвищення ефективності застосування циклічних фізичних навантажень для дітей шкільного віку.

На підставі матеріалів дослідження розроблені практичні рекомендації щодо врахування вікової динаміки функціонального стану кардіореспіраторної системи організму, що розвивається, в процесі адаптації до систематичних фізичних навантажень. Ці рекомендації впроваджені в практику роботи спеціалістів зі спортивного й оздоровчого плавання, а також спеціалістів з лікувального контролю за станом здоров’я дітей шкільного віку.

ВИСНОВКИ

1. Пристосування організму хлопчиків 10-16 років до впливу систематичних фізичних навантажень циклічного характеру здійснюється за рахунок таких фізіологічних механізмів:

· посилення симпатичних впливів на центральні відділи серцево-судинної системи (підвищення швидкості проведення збудження і оптимізація відновних процесів в серці);

· перехід системи кровообігу на більш ефективний еукінетичний тип регуляції серцевої діяльності і більш економічний ємкісний тип кровообігу;

· підвищення парасимпатичних впливів вегетативної нервової системи на периферичні відділи апарату кровообігу, що виражалося в суттєвому зниженні ступеня функціональної напруги механізмів регуляції серцевої діяльності, підвищенні ролі автономної системи регуляції функціонального стану серцево-судинної системи організму;

· підвищення загальної кисневої ємності крові.

2. Систематичний вплив фізичних навантажень призводить до суттєвої зміни вікової динаміки функціонального стану серцево-судинної системи хлопчиків 10-16 років:

· у представників контрольної групи у віковому діапазоні від 10 до 16 років реєструвалися періоди достовірного зниження РФСссс (10-11, 12-13, 14-15 років)
і виражені етапи оптимізації функціонального стану апарату кровообігу (11-12, 13-14
і 15-16 років);

· у представників експериментальної групи спостерігалося своєрідне “згладжування” вікових коливань РФСссс, зокрема, реєструвалися вікові періоди росту РФСссс (10-11, 11-12 років), відносної стабілізації цього показника (12-14 років) і достовірного зниження РФСссс (14-15 років);

· величина відносного приросту значень РФСссс у віковому діапазоні
10-16 років була статистично достовірно вища в експериментальній групі (відповідно 9,871,34і 0,441,10

3. Дослідження вікової динаміки функціонального стану системи зовнішнього дихання дозволило встановити її відносну незалежність від застосування систематичних фізичних навантажень:

· для школярів контрольної і експериментальної груп характерним було підвищення РФСзд у віці від 10 до 12 і від 15 до 16 років, його відносна стабілізація від 12 до 14 років і виражене погіршення у віковому діапазоні від 14 до 15 років;

· позитивний вплив систематичних занять фізичними вправами було зафіксовано щодо величин відносного приросту РФСзд у віковому діапазоні від 10 до 16 років. У хлопчиків експериментальної групи було зареєстровано підвищення РФСзд на 32,151,19тоді як у представників контрольної групи спостерігалось зниження цього показника на 0,491,11

4. Систематичні фізичні навантаження приводили до суттєвої зміни рівня і вікової динаміки адаптивних можливостей серцево-судинної системи хлопчиків 10-16 років:

· для школярів зі звичайним рівнем рухової активності характерне зниження адаптивних можливостей серцево-судинної системи у віковому діапазоні від 11 до 13 років з наступною їх стабілізацією від 14 до 16 років;

· у процесі адаптації до систематичних фізичних навантажень у обстежених хлопчиків відзначалися періоди вираженого росту адаптивних можливостей апарату кровообігу
(11-12 і 15-16 років), їх відносної стабілізації (10-11, 12-14 років), а також тенденції до зниження (14-15 років);

· “критичним” періодом процесу адаптації організму, що розвивається, до систематичних фізичних навантажень у віковому діапазоні 10-16 років є вік від 14 до 15 років, який характеризується синхронним погіршенням функціонального стану серцево-судинної системи і системи зовнішнього дихання;

· в кінці вікового періоду 10-16 років приріст величин адаптаційного потенціалу
серцево-судинної системи (АПссс) у школярів експериментальної групи склав достовірно значно більшу величину, ніж у їхніх однолітків зі звичайним рівнем рухової активності (відповідно 199,271,05і 26,101,09

5. Результати проведеного дослідження дозволили констатувати досить високу інформативність комп’ютерної програми експрес-діагностики функціонального стану кардіореспіраторної системи організму “ШВСМ-інтеграл” і можливість її практичного використання під час проведення масових обстежень дітей шкільного віку.

6. Отримані результати можуть використовуватися для оптимізації процесу пристосування організму, що розвивається, до впливу систематичних фізичних навантажень шляхом врахування виявлених особливостей адаптаціоґенезу і фізіологічних механізмів забезпечення цього процесу.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Маликов Н.В., Кузнецов А.А. Изучение динамики функционального состояния кардиореспираторной системы организма детей школьного возраста в процессе адаптации к физическим нагрузкам // Вісник Запорізького національного університету. Серія: Біологія. – 2006. – №1. – С. (особистий внесок полягає в проведенні експериментальних досліджень, обробці матеріалів, формуванні деяких висновків).

2. Кузнєцов А.О. Вікова динаміка деяких гемодинамічних показників у хлопчиків шкільного віку при систематичних заняттях спортом // Науковий вісник Ужгородського університету. Серія: Біологія. – 2006. – Випуск 19. – С. .

3. Кузнєцов А.О. Аналіз вікової динаміки деяких показників системи зовнішнього дихання школярів при систематичних заняттях спортом // Наукові записки Тернопільського національного педагогічного університету ім. Володимира Гнатюка. Серія: Біологія. – 2006. – №1(28). – С. 58-62.

4. Богдановська Н., Маліков М., Кузнєцов А. Сучасні підходи до визначення функціонального стану серцево-судинної системи та оцінка їхньої інформативності // Вісник Львівського університету. Серія біологічна.