Биологические науки/8. Физиология человека и животных
Д.б.н. Гребнева Н.Н., Петров А.В.
Тюменский государственный университет,
Россия
Учитывая
экстремальность окружающей среды на Крайнем
Севере [1 - 3] следует отметить снижение более чем на 30% двигательной
активности, особенно в зимний период. Известно, что подготовленный к физическим
нагрузкам организм способен не только осуществлять интенсивную работу, но
обладает и большей устойчивостью к различным заболеваниям. Однако оздоровительное
влияние спорт оказывает лишь в том случае, если нагрузки являются оптимальными.
Более раннее обследование
детей - мигрантов Севера выявило негативные тенденции в росте и развитии при
чрезмерности физических нагрузок, требующих значительных энергетических затрат.
Сказалось влияние суммации неблагоприятных факторов: эффекта ранней миграции на Север, высоких учебных и
физических нагрузок на критическом этапе
онтогенеза в условиях незавершенности адаптивного процесса, что привело к
задержке роста и функционального
созревания, увеличению количества неадекватных реакций системы кровообращения,
снижению величин аэробной производительности
[2; 3].
Целью настоящего исследования явилась оценка функциональных резервов
организма девочек, занимающихся и не занимающихся спортом в условиях Крайнего
Севера. На базе гимназии г. Салехарда в зимнем сезоне обследованы практически
здоровые девочки, мигрировавшие на Тюменский Север вместе с родителями из мест
с более благоприятными климатическими условиями. Всего обследовано 83 девочки 9 лет, 37 из которых интенсивно занимались спортом (фигурное
катание) в течение 2-3 лет
(экспериментальная группа). Занятия включали кроме уроков физкультуры в
школе, ежедневные трехчасовые тренировки, соревновательные выступления. В
качестве контроля служили данные 46 девочек этой же школы, получавших
физическую нагрузку только в пределах школьной программы физического
воспитания.
Методика. Унифицированными методами проводилось измерение
длины (ДТ) и массы тела (МТ), окружности грудной клетки на вдохе и выдохе (ОГК), жизненной емкости легких (ЖЕЛ),
показателей силы мышц кистей рук
(динамометрия). Регистрировали показатели системного артериального
давления (АД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) в состоянии покоя, после
физической нагрузки, а также на 1, 3 и 5 минутах восстановительного периода. В качестве нагрузочной пробы
использовалась степ-эргометрия по одномоментной пробе PWC170, модифицированной для детей [4].
На основе регистрируемых параметров рассчитывались:
экскурсия грудной клетки; жизненный индекс (ЖИ), индекс стении
(Вервека-Воронцова), вегетативный индекс Кердо (ВИК), «двойное произведение»
(ДП), индекс функциональных изменений (ИФИ) Р.М. Баевского в модификации для
детей [5]; показатели сердечного выброса - систолический (СО) и минутный объем
кровообращения (МОК). Определяли процент прироста параметров гемодинамики в
покое и после физической нагрузки. Интегральные показатели кардиореспираторной
системы представлены относительными значениями физической работоспособности (PWC170) и максимального
потребления кислорода (МПК), рассчитанными на кг массы тела.
Результаты и их
обсуждение. Анализ полученных данных выявил, что основные показатели физического развития - ДТ, МТ и ОГК на вдохе
и выдохе у девочек 9 лет, активно занимающихся спортом на Севере, ниже, чем у
девочек контрольной группы (табл. 1).
При этом экскурсия грудной клетки и показатели абсолютных величин жизненной емкости легких (ЖЕЛ) не имели значимых различий, по-видимому, вследствие известного для Севера перераспределения легочных объемов.
Показатели
физического развития девочек, занимающихся и не занимающихся спортом на Севере (M ± m, s)
|
Показатель |
Контроль (n = 46) |
Эксперимент (n = 37) |
|
|
Длина тела, см |
132,5 ± 0,9*** 6,1 |
127,8 ± 1,0 5,4 |
|
|
Масса тела, кг |
28,2 ± 1,1* 7,1 |
25,0 ± 0,6 3,5 |
|
|
Вдох |
67,3 ± 0,9* 6,3 |
64,4 ± 0,5 3,2 |
|
|
Выдох |
63,4 ± 1,0* 6,6 |
60,6 ± 0,6 3,4 |
|
|
Экскурсия |
3, ± 0,2 1,3 |
3,8 ± 0,2 1,2 |
|
|
Динамометрия, кгс |
Левая рука |
11,6 ± 0,3 2,0 |
11,2 ± 0,4 2,4 |
|
Правая рука |
12,0 ± 0,3 2,0 |
11,9 ± 0,5 2,7 |
|
|
ЖЕЛ, л |
1,6 ± 0,1 0,5 |
1,4 ± 0,1 0,3 |
|
|
ЖИ, мл/кг |
57,8 ± 2,2 14,9 |
57,5 ± 1,6 9,5 |
|
Примечание:*, ***
– достоверность различий между опытом и контролем
при P £ 0.05 и P £ 0.001.
Относительные величины жизненной емкости (ЖИ) не отличались от нормы, что также указывает на особенности функционирования дыхательной системы в условиях адаптации к холодному климату. Не выявлено различий между обследованными группами и по силе мышц кистей рук (динамометрии).
Значения индекса стении- Вервека-Воронцова
(ИВ-В), характеризующего интенсивность ростовых процессов, соответствовали
мезоморфному типу телосложения, характерному для климатических условий
проживания, составляя 1,13 ± 0,02 1 и 1,16 ± 0,01 в контроле и эксперименте соответственно.
Анализ показателей сердечно-сосудистой
системы, которые служат индикатором состояния целостного организма, показал,
что у девочек в условиях Севера уровень систолического артериального давления
(САД) в условиях покоя и после дозированной физической нагрузки у занимающихся
спортом был ниже (P £ 0.05) по сравнению с контролем. При этом
восстановление САД к исходному уровню происходило на 3-5 минутах после окончания
нагрузки, что является нормой.
Изучение динамики ДАД
показало, что в покое его величины у занимающихся спортом также меньше, чем у не
занимающихся. После выполнения нагрузки уровень ДАД снижался незначительно, возвращение
к исходному уровню происходило на 3 минуте восстановительного периода.
При этом средние
значения ЧСС, как в покое, так и после физической нагрузки, также не различались
между девочками экспериментальной и
контрольной групп. В то же время возврат параметра к исходному уровню в обеих
группах оказался затянутым, восстановление происходило лишь после 5-7 минуты
восстановительного периода, что свидетельствует о неадекватности ответных
реакций сердечно-сосудистой системы
испытуемых на стандартную нагрузку. При этом более высокими были
значения ЧСС девочек, не занимающихся спортом (P £ 0.05).
Таким образом, проведенный анализ выявил снижение уровня АД у девочек 9 лет, активно занимающихся спортом на Севере. Значения ЧСС, как в покое, так и после нагрузочного тестирования имели тенденцию к большему росту у девочек, не занимающихся спортом. В период восстановления эта тенденция выражена еще в большей степени, когда ЧСС в контроле была меньшей (P £ 0.05), чем в экспериментальной группе.
Проведенный нами анализ индивидуальных ответных
реакций со стороны системы кровообращения на физическую нагрузку позволил
выявить, что частота встречаемости разных типов реакций в группах занимающихся
и не занимающихся спортом девочек была
различна.
Выше оказалась
встречаемость нормотонического типа реакций среди девочек, занимающихся спортом
по сравнению с контролем, составляя 56,8% и 39,1% соответственно. Выявлен нормотонический
неблагоприятный тип реакций, характеризующийся пролонгированием периода
восстановления исследуемых показателей к исходному уровню, который встречался в
54,4% случаев у девочек контрольной и в
35,1% случаев у девочек экспериментальной группы. Наиболее неблагоприятный по
прогнозу тип реакций – гипертонический
(повышение ЧСС после нагрузки составляло более 80%) встречался у 3 девочек контрольной группы, и у 4, занимающихся
фигурным катанием. Последние два типа реакций, а также удлинение
восстановительного периода ЧСС после дозированной нагрузки являются
свидетельством ухудшения функционального состояния детского организма и факторами риска заболеваний.
Сравнительная оценка величин сердечного выброса и ЧСС в ответ на
нагрузочную пробу достоверных различий
между обследуемыми группами не выявила (табл. 2).
Интегральный показатель
кардиореспираторной системы - уровень физической работоспособности по тесту PWC170,
отнесенный к массе тела, составлял у занимающихся спортом 16,1± 0,71, у не занимающихся спортом девочек - 15,0 ± 0,80, т.е. значимых различий не наблюдалось.
Динамика
частоты сердечных сокращений и сердечного выброса занимающихся и не
занимающихся спортом девочек на Севере (M ±
m)
|
Состояние |
Показатель |
Контроль (n = 46) |
Эксперимент (n = 37) |
|
Покой |
ЧСС, уд./мин |
85,5 ± 0,9 |
84,5 ± 1,0 |
|
СО, мл |
38,1 ± 0,8 |
39,5 ± 0,6 |
|
|
МОК, л |
3,3 ± 0,1 |
3,3 ± 0,1 |
|
|
Нагрузка |
ЧСС, уд./мин |
143,7 ± 2,2 |
139,0 ± 1,9 |
|
СО, мл |
53,3 ± 2,5 |
54,1 ± 2,1 |
|
|
МОК, л |
7,8 ± 0,4 |
7,6 ± 0,3 |
|
|
Прирост показателей после нагрузки, % |
ЧСС |
68,9 ± 3,3 |
65,6 ± 2,5 |
|
СО |
41,4 ± 7,7 |
37,4 ± 5,3 |
|
|
МОК |
143,3 ± 16,1 |
128,5 ± 9,8 |
Анализ значений
индекса вегетативного равновесия выявил сдвиг в сторону симпатикотонии у
девочек обеих групп (1), что
свидетельствует об усилении процессов катаболизма, более выраженном у
спортсменок (P £ 0.05). Это связано,
по-видимому, не только с особенностями возрастного развития, но и с большими
физическими нагрузками девочек, интенсивно занимающихся спортом в условиях
холодного климата, несбалансированности питания, низкой витаминной
обеспеченности.
Значения ИФИ у девочек экспериментальной группы находились в пределах удовлетворительной адаптации, составляя 1,84 ± 0,03; в контроле они были выше (P £ 0.05), составляя - 1,92 ± 0,02 б., что свидетельствует о напряжении адаптационных механизмов у девочек, не занимающихся спортом.
Выводы
1 – в результате влияния интенсивных занятий спортом
на Крайнем Севере (фигурное катание) выявлена задержка процессов роста у
девочек в конце периода второго детства (9 лет), что отразилось в снижении
длины и массы тела, окружности грудной клетки по сравнению с контролем,
свидетельствуя о чрезмерности физических нагрузок;
2 –групповая оценка реакций со стороны системы
кровообращения на стандартное нагрузочное тестирование показала, что в среднем
их более благоприятный характер выявлен у девочек, систематически занимающихся
спортом, что указывает на экономизацию функций организма;
3 –индивидуальная оценка выявила, что у 43% девочек,
занятия фигурным катанием сопровождались увеличением количества неадекватных
реакций со стороны системы кровообращения на физическую нагрузку (чрезмерным
повышением пульса, пролонгацией
восстановительного периода), снижением функциональных резервов
организма.
Полученные результаты подтверждают
необходимость постоянного мониторинга показателей уровня физического развития и функционального
состояния детского организма, особенно в условиях экстремального климата и
незавершенной адаптации к нему.
Литература
1. Агаджанян
Н. А. Экологическая физиология: проблема адаптации и стратегия выживания
//Материалы Х международного симпозиума «Эколого-физиологические проблемы
адаптации». М.: изд-во РУДН, 2001. С. 5-12.
2. Гребнева
Н.Н. Функциональные резервы и формирование детского организма в условиях
Западной Сибири: автореф. дисс… д.б.н., 2001.46 с.
3.
Гребнева
Н. Н., Кривощеков С.Г. Характеристика
морфологических особенностей и
функционального состояния организма подростков в условиях адаптации к Северу //Физиология
человека, 2000.Т.26, №2.-С.93-98.
4.
Абросимова
Л. И., Карасик В. Е. Определение физической работоспособности (ФР170)
детей и подростков с помощью модифицированного теста //Функциональные пробы в
исследовании сердечно-сосудистой системы. Рига, 1982. С. 21-25.
5. Антропова
М.В. с соавт. Прогностическая значимость адаптационного потенциала
сердечно-сосудистой системы у детей //Физиология человека, 2000. Т. 26, № 1. С.
56-61.