УДК 612.821. 796.015.576

ОСОБЕННОСТИ ГИПОКСИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ У СПОРТСМЕНОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СПОРТИВНОЙ СПЕЦИАЛИЗАЦИИ

Максимов А. Л.¹, Борисенко Н. С.²

¹Институт физиологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар

²Военный институт физической культуры МО РФ, Санкт-Петербург

Аннотация: Обследовано 44 спортсмена высоких спортивных разрядов различной спортивной специализации: лыжники и пловцы, тренирующиеся на выносливость, и единоборцы. Все спортсмены вели сопоставимый образ жизни и получали одинаковое питание, сбалансированное по белкам, жирам и углеводам. У обследуемых измеряли массу и длину тела, жизненную емкость легких, индекс массы тела, динамометрию обеих кистей. Из общей выборки формировалась группа 1 - спортсмены, тренирующиеся на выносливость (лыжники, пловцы) и группа 2 - спортсмены-единоборцы. Оценка гипоксической устойчивости проводилась с использованием гипоксикатора путем дыхания воздушной смесью с 10% содержанием кислорода в течении 15 мин., а также при проведении пробы с ререспирацией продолжительностью 3 мин. При исследованиях измерялись показатели насыщения гемоглобина кислородом, артериальное давление, частоты пульса, уровни О₂ и СО₂ формирующиеся в замкнутом объеме. Установлено, что лучшей гипоксической устойчивостью обладают спортсмены, тренирующиеся на выносливость, а наиболее информативными показателями выступают значения уровня соотношения значений О₂ к СО₂ после выполнения дыхания в замкнутом пространстве.

Ключевые слова: спортсмены, гипоксические пробы, информативные показатели, устойчивость к нормобарической гипоксии.

СПОРТ АДИСТИГИНЕ ЖАРАША СПОРТЧУЛАРДАГЫ ГИПОКСИЯГА ТУРУШТУКТУН ӨЗГӨЧӨЛҮКТӨРҮ

Максимов А. Л.¹, Борисенко Н. С.²

¹ Россия Илимдер академиясынын Урал бөлүмүнүн Коми илимий центринин федералдык изилдөө борборунун Физиология институту, Сыктывкар ш.

² Россия Федерациясынын Коргоо министрлигинин Аскердик дене тарбия институту, Санкт-Петербург ш.

Аннотация: Ар кандай спорттук адистиктердеги жогорку спорттук разряддагы 44 спортсмен: лыжа тебуучулер жана сууда сүзүүчүлөр, чыдамкайлык боюнча спортчулар жана мушташ чеберлери кароодон өттү. Бардык спортчулар окшош жашоо образын алып, протеиндер, майлар жана углеводдор менен тең салмактуу тамактанышкан. Субъекттердин дене салмагы жана узундугу, жашоо жөндөмдүүлүгү, дене салмагынын индекси жана эки колдун динамометриясы өлчөнгөн. Жалпы тандоонун ичинен 1-топ - чыдамкайлыкка машыккан спортчулар (лыжа тебүүчүлөр, сууда сүзүүчүлөр) жана 2-топ - согуш өнөрү боюнча спортчулар түзүлдү. Гипоксикага каршылык 15 мүнөткө 10% кычкылтек менен аба аралашмасын дем алуу менен, ошондой эле 3 мүнөткө созулган кайра дем алуу сыноосунда гипоксикатордун жардамы менен бааланган. Изилдөөлөрдүн жүрүшүндө жабык көлөмдө пайда болгон гемоглобиндин кычкылтек менен каныккандыгынын көрсөткүчтөрү, кан басымы, тамырдын кагуусу, O2 жана CO2 деңгээли өлчөнгөн. Чыдамдуулукка машыккан спортчулар эң жакшы гипоксиялык каршылыкка ээ экени аныкталган, ал эми эң маалыматтык көрсөткүчтөр чектелген мейкиндикте дем алгандан кийин O2 жана CO2 маанилеринин катышынын деңгээли болуп саналат.

Негизги сөздөр: спортчулар, гипоксиялык тесттер, маалыматтык көрсөткүчтөр, нормобарикалык гипоксияга туруктуулук.

FEATURES OF HYPOXIC RESISTANCE IN ATHLETES DEPENDING ON SPORTS SPECIALIZATION

Maksimov A. L.¹, Borisenko N. S.²

¹Institute of Physiology, Federal Research Center Komi Scientific Center, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Syktyvkar

²Military Institute of Physical Culture of the Ministry of Defense of the Russian Federation, St. Petersburg

Abstract: 44 athletes of high sports categories of various sports specializations were examined: skiers and swimmers (endurance trainees) and martial artists. All athletes led a comparable lifestyle and received the same nutrition balanced in proteins, fats and carbohydrates. The persons' body weight and length, vital capacity of the lungs, body mass index, and dynamometry of both hands were measured. From the total sample, group 1 was formed - athletes who train for endurance (skiers, swimmers) and group 2 - martial artists. Hypoxic resistance was assessed using a hypoxicator by breathing an air mixture with 10% oxygen for 15 minutes, as well as by conducting a rerespiration test for 3 minutes. During the scientific research, the indicators of hemoglobin oxygen saturation, blood pressure, pulse rate, and O2 and CO2 levels formed in a closed space were measured. It has been established that athletes who train for endurance have the best hypoxic resistance, and the most informative indicators are the O2 to CO2 ratio levels after breathing in a closed space.

Key words: athletes, hypoxic tests, informative indicators, resistance to normobaric hypoxia.

Введение

В настоящее время имеется значительное число работ по использованию гипоксических смесей для оценки функциональных возможностей и повышению работоспособности спортсменов [8, 10-12]. Ряд исследований показывают, что устойчивость организма к недостатку кислорода у лиц, систематически занимающихся спортом может зависеть от их индивидуальных (генетических) особенностей, характера тренировочного процесса и спортивной подготовки [2, 3, 9, 13]. Однако в доступной нам литературе мы не встретили публикаций по сравнительным особенностям устойчивости организма к гипоксии у спортсменов сопоставимого возраста, характера жизнедеятельности, уровня физического развития, спортивного мастерства, но различной спортивной специализации.

Цель исследования: изучить в сравнительном аспекте уровни гипоксической устойчивости и особенности ряда функциональных показателей у спортсменов высокой квалификации, но различающихся по своей специализации, в процессе выполнения ими одинаковых тестирующих нагрузок и выявить информативные показатели, отражающие резистентность организма к острой нарастающей кислородной недостаточности в сочетание с гиперкапническим воздействием.

Материалы и методы исследования

В исследовании приняли участие 44 спортсмена в возрасте 19 ± 0,2 г., имеющие квалификацию от 1 разряда до кандидата в мастера спорта (КМС), являющиеся студентами специализированного высшего учебного заведения, ведущих сопоставимый образ жизнедеятельности при суточном рационе питания 3500 - 4000 Ккал. Для индивидуальной оценки устойчивости организма к гипоксии применялись две пробы, выполнение которых проводилось в разные дни. Первая - классический вариант с использованием гипоксикатора при дыхании через маску воздушной смесью с 10% содержанием кислорода в течение 15 мин. В состоянии фона и на 1,3,6,9,15 минутах регистрировалось с помощью пальцевого оксиметра насыщение крови кислородом, частота сердечных сокращений и артериальное давление в конце 15 мин. пробы. Вторая проба с дыханием в замкнутом пространстве (ререспирация) без поглощения углекислого газа продолжительностью 3 мин. До пробы (фон) и поминутно в процессе ее выполнения  фиксировалось значение насыщения крови кислородом (HbO₂ %), частота пульса, уровень кислорода (О₂,%) и углекислого газа (СО₂,%), накопившиеся в дыхательном мешке типа Дугласа за весь период ререспирации. Содержание накопившихся газов определялось с помощью газоанализатора «Карбоник», подробное описание технологии проведения ререспирации представлено в ряде опубликованных работ [1, 5, 7]. Для проведения сравнительного анализа устойчивости организма к гипоксии в зависимости от специализации спортсменов, из общей выборки были сформированы две условные группы: первая – спортсмены, тренирующиеся на выносливость (лыжники, пловцы) в количестве 15 человек и вторая – контактных единоборств – 6 человек. Спортсмены в этих группах принципиально отличались между собой по характеру тренировочного процесса, набору качеств, свойств и умений, направленных на достижение высоких результатов, соответствующих уровню не ниже 1 разряда.

Статистическая обработка проводилась с использованием пакета прикладных программ «Statistica 7.0» с проверкой нормальности распределения. Для несвязанных выборок достоверность различий определялась с помощью t-критерия Стьюдента при значениях p ≤ 0,05. Все обследуемые были добровольцами, подписавшие информированное соглашение на участие в исследованиях.

Результаты исследования и их обсуждение

Общефизическое развитие студентов входящих в гр.1 характеризовалось следующими показателями: длина тела (ДТ) – 184 ± 2 см; масса тела (МТ) – 76,4 ± 0,4 кг; индекс массы тела (ИМТ) – 22,5 ± 0,4 ед.; жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – 4,8 ± 0,2 л; сила правой кисти (СПК) – 50,0 ± 1,0 кг; сила левой кисти (СЛК) – 45,0 ± 1,0. Аналогичные показатели спортсменов гр. 2 составляли: ДТ – 180 ± 2,0 см; МТ – 75,3 ± 3,6 кг; ИМТ – 23,2 ± 1,1; ЖЕЛ – 4,7 ± 0,1 л; СПК – 51,0 ± 2 кг; СЛК – 47,0 ± 1,0. Из представленных результатов видно, что существенных различий в физических показателей у этих двух групп спортсменов не выявлено, не смотря на то, что они занимаются абсолютно разными видами спорта. Для оценки гипоксической устойчивости все обследуемые в первой половине дня выполняли через маску дыхание воздушной смесью с 10 % содержанием кислорода, в процессе которого регистрировалось оксиметром насыщение гемоглобина кислородом и частота сердечных сокращений, результаты которых представлены в таблице 1.

Таблица1

Показатели оксигемоглобина и частоты пульса в процессе гипоксической пробы.

Период в процессе гипоксии	Показатели обследуемых групп спортсменов
	Группа 1		Группа 2
	HbO2, %	ЧСС, уд/мин	HbO2, %	ЧСС, уд/мин
Фон	97,7±0,2	73,7±2,1	98,5±0,4	80,8±4,8
3 мин	90,9±0,5	81,2±1,4	92,0±0,5	85,7 ±3,3
6 мин	89,5±0,6	81,1±1,3	91,0±1,4	83,7±3,9
9 мин	89,3±0,6	81,6±1,6	90,2±2,0	86,5 ±2,9
12 мин	88,2±1,0	81,8±1,4	91,3±1,7	89,0±3,2
15 мин	87,7±0,9	80,9±1,6	87,7±0,9	84,3 ±4,2

При поминутном анализе уровней оксигемоглобина между обеими группами следует указать на незначимые, в пределах 3%, различия в показателях, но при этом показатели частоты пульса в группе 2 на всех минутах оказываются выше, чем в группе в группе 1. Однако отметим, что отсутствие статистических различий в значениях между показателями обследуемых групп, по всей видимости, связано с малой выборкой группы единоборцев, при высокой дисперсии и величине ошибки среднего значения изучаемых параметров. В состоянии фона систолическое артериальное давление у спортсменов группы 1 тренирующихся на выносливость, составляло: 120±2,0 мм. рт. ст.; диастолическое - 67±3,0 мм рт. ст., а в группе 2 -  единоборцев, соответственно: 112±4,0 мм. рт. ст. и 66±4,0 мм. рт. ст. На пике пробы произошло статистически не значимое снижение систолического давления на 3-5 мм. рт. ст. у обследуемых обеих групп, при практическом сохранении величин диастолического давления. Ранее нами были проведены исследования с использованием пробы с ререспирацией для оценки функциональных возможностей организма при его адаптации к экстремальным природно-климатическим условиям, а также получены информативные критерии для определения устойчивости человека к недостатку кислорода и возможности на их основе проведения эффективного отбора спортсменов для участия в соревновательной деятельности [5, 6]. В этой связи, для оценки метаболических резервов спортсменов различной специализации, представляло интерес сравнить информативность классической нормобарической гипоксической пробы при стабильно поддерживаемом уровне кислорода, с ререспирацией, где сам организм в течении 3 мин формирует гипоксически-гиперкапническую среду с быстрым снижением уровня кислорода и возрастанием углекислого газа. В таблице 2 представлены показатели спортсменов двух различных специализаций при выполнении пробы с ререспирацией.

Таблица 2

Функциональные показатели спортсменов в процессе с ререспирации

Группы спортивной специализации	Функциональные показатели
	HbO2, %, фон	HbO2, %, пик пробы	ЧСС, уд/мин, фон	ЧСС, уд/мин, пик пробы	O2, %,  в мешке в конце пробы	СO2, %, в мешке в конце пробы
Группа 1	98,3 ±0,1	95,3±0,1	64,4±0,1	75,4±2,6	12,9±0,2*	6,8±0,1*
Группа 2	98,0 ±0,3	94,0±0,6	64,8±4,1	78,8±2,5	11,8±0,4*	7,7±0,4*

Примечание: *- значимые различия в сопоставимых показателях между разными группами, при p≤ 0,05.

Из представленной таблицы следует, что статистически значимые различия наблюдаются между группами спортсменов только по значениями уровня кислорода и углекислого газа, накопившихся в мешке в процессе 3-х минутного дыхания в замкнутом пространстве. При этом отметим, что в комфортных условиях в состоянии покоя у практически здоровых молодых людей вне зависимости от их спортивной специализации уровень кислорода и углекислого газа в процессе глубокого выдоха находятся в приделах: О₂ - 16,8 % – 17,2%, а СО₂ - 3,6% – 3,9% и не имеет физиологически значимых различий в зависимости от спортивного мастерства. Однако особенности срочных метаболических изменений организма, проявляющиеся в процессе функциональных проб, могут отражаться не только в показателях газообмена, но и значениях частоты пульса, его вариабельности, насыщения гемоглобина кислородом, характеристики которых составляют оперативную информацию о состоянии спортсмена и которые наиболее часто используются в тренировочном процессе. С учетом этого, мы посчитали целесообразным увязать их в единую эмпирическую формулу, позволяющую с одной стороны получить некий интегральный показатель, количественно отражающий гипоксическую устойчивость организма, а с другой – характеризующий рост или снижении функциональных резервов спортсмена. Динамик изменения величины индекса могла косвенно указывать на степень эффективности тренировочного процесса. Исходя из этого, была предложена следующая эмпирическая формула расчета гипоксического индекса:       ИГУ = (HR_фон / HR_{пик пробы})·(HbO_{2 пик пробы} / HbO_{2 фон})·(O_{2 проба} / CO_{2 проба} ), где ИГУ – индекс гипоксической устойчивости, усл.ед.  HR - частота пульса; HbO_{2 –} уровень оксигемоглобина в %; O₂ и СО_{2 –} содержание в % кислорода и углекислого газа в дыхательном мешке после 3-х минут ререспирации. На этой основе можно рассчитать ИГУ, как для конкретного человека, так и в среднем для какой либо группы или команды спортсменов и контролировать динамику его изменения во времени в зависимости от изменений тренировочных режимов, соревновательных периодов и других обстоятельств. Проведя расчет значения ИГУ в целом для всей 1-й группы, мы получили величину 1,56 ед, а для 2-й – 1,20 ед. Если принять значение показателя ИГУ для 2 группы за 100%, то получим, что в первой группе он на 30% больше и, в определенной мере, может указывать не только на уровень гипоксической устойчивости, но и на лучшие метаболические резервы функциональных систем, обеспечивающие физическую выносливость организма.

Заключение:

Спортивная специализация в определенной мере может влиять на гипоксическую устойчивость организма, оценку которой возможно проводить на основе разработанной технологи ререспирации по предложенной эмпирической формуле.

Литература:

1. Аверьянова И.В., Максимов А.Л. Изменение показателей гемодинамики, газообмена и вариабельности кардиоритма у юношей-европеоидов в процессе ререспирации // Экология человека. – 2021. – № 2. – С. 34-46.

2. Ахметов И. И., Попов Д.В., Можайская И.А. и др. Ассоциация полиморфизмов генов регуляторов с аэробной и анаэробной работоспособностью спортсменов // Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. – 2007. – Т. 93 – № 8. – С. 837-843.

3. Ворошин И. Н., Астратенкова И.В. Зависимость общей выносливости от полиморфизма генаАСЕ у спортсменов // Физиология человека. – 2008. – Т. 34. – № 1. – С. 129-131.

4. Горская И. Ю. Морфогенетические основы индивидуальных различий и возможности их использования в физической культуре и спорте // Теория и практика физ. культуры. – 2005. – № 10. – С. 54-56.

5. Максимов А.Л., Аверьянова И.В. Информативность пробы с ререспирацией для оценки устойчивости организма юношей к сочетанному действию гипоксии и гиперкапнии // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. – 2017. – Т.103. – №9. – С. 1057-1069.

6. Максимов А.Л., Борисенко Н.С., Романов К.В. Информативность пробы с ререспирацией при отборе лиц устойчивых к сочетанному действию экстремальных факторов // Известия академии наук Кыргызской республики. – 2019. – №.4. – С. 34-37.

7. Малеев Д.О. Применение средств респираторной гипоксически-гиперкапнической нагрузки в подготовке лыжников-гонщиков высокой квалификации // Человек. Спорт. Медицина. – 2019. – №16(1). – С. 13-17.

8. Малеев Д. О. Определение индивидуальной устойчивости организма лыжников-гонщиков высокой квалификации к острой гипоксии // Вестник ЮУрГУ. Серия «Образование, здравоохранение, физическая культура». – 2015. – Т. 15. – № 4. – С. 19-23.

9. Моссэ И. Б. Генетические маркеры устойчивости организма к гипоксии // Мол. и прикл. генетика. – 2010. – Т. 11. – С. 74-82.

10. Струганов С. М., Саньков П.А., Глубокий В.А., и др. Гипоксическая тренировка как способ коррекции физической работоспособности // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. – 2021. – №1 (201). – С. 440 - 446.

11. Тимушкин А. В. Гипоксический стимул в повышении физической работоспособности спортсменов // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Философия. Психология. Педагогика. – 2014. – Т. 14, – вып. 3. – С. 115-118.

12. Hamlin M.J., Hellemans J. Effect of intermittent normobaric hypoxic exposure at rest on haematological, physiological, and performance parameters in multi-sport athletes // Journal Sports Sciences. – February 15th 2007. – Vol.25(4). – P.431-441.

13. Millet G. P., Roels B., Schmitt L. et al. Combining hypoxic methods for peak performance // Sports Med. – 2010. – Vol. 40. – P. 1-25.