Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

THE ADAPTIVE REACTIONS OF THE CENTRAL GEMODYNAMICS FOUND IN 18-22 YEAR-OLD YOUTHS DURING STATIC INCREASING LOADS

Грицук А.Д., Городниченко Э.А.
There was conducted a research on the age peculiarities of adaptive reactions of the 18-22 year old youths' cardiovascular system. To study them local static increasing loads (15% - 30% - 45% of maximum voluntary effort) were used. The exercises were done with 5-minutes intervals right up to voluntary refusal. The increase of loads caused obvious and steady increase in blood pressure, heart rate, and decrease stroke volume. Poor adaptation of the central gemodynamics to static loads was observed among 18 year-olds who had less work volume of different load; best adaptations of the central gemodinamics to static loads was observed among 20 year-olds who had largely work volume of 15% and 30% of maximum voluntary effort load. The cardiovascular system’s reserves indicators can serve as their criteria: the intensity of different gemodynamics parameters per work unit and the degree of after-work stroke volume changes.

В условиях многообразной жизни человека значительную долю занимают утомительные статические нагрузки. Они связаны с удержанием силовых усилий локального и глобального характера, длительным удержанием рабочих поз, существенным снижением физической работоспособности. Одной из многочисленных причин быстрого утомления при статических нагрузках является нарушение кровотока в сердечно-сосудистой системе. Рядом исследователей были выявлены некоторые возрастные особенности реагирования системы кровообращения на статические нагрузки [1, 2, 3, 4, 5 и др.].

Цель работы: изучить возрастные закономерности приспосо бительных реакций центральной гемодинамики у юношей 18 – 22 лет в условиях напряженной мышечной деятельности.

Методы исследования. Было обследовано 150 юношей (по 30 человек в возрас тной группе), не за нимающихся спортом, практически здоровых, среднего уровня физического развития, оценка которого проводилась по стандартам, разработанным для жителей г.Смоленска [7]. В положении лежа на спине на 12-канальном электрокардиографе BIOSET-8000 методом грудной тетраполярной реографии регистрировали дифференциальную реограмму грудной клетки с последующим расчетом УО сердца по Кубичеку (1967). С помощью синхрон но работающего с ним аппаратаBOZOTRON (производство Герма нии) определяли частоту сердечных сокращений (ЧСС), систоличе ское и диастолическое давление (САД и ДАД). Рас считы вались минутный объем крови (МОК), артериальное давле ние среднее (АДср=⅓АДпульс+ДАД), ударный и сердечный индексы (УИ=УО/S, мл/м и СИ=МОК/S, л/мин/м; S –площадь тела, м2 - оцени валась по номограмме Графорда, Терри и Рурка), общее перифериче ское сопротивление сосудов (ОПСС=АДср*1332/МОК, дин×с×см‾5), «двойное произведение» (ДП=ЧСС*САД), отражающее эффектив ность механической работы миокарда. Локальные статические нагрузки (СН) на правое предплечье составляли 15% - 30% - 45% от максимальной про из вольной силы мышц, сгибающих кисть и предплечье, выполня лись до произвольного отказа через 5-минутные интервалы отдыха. Пред варительно, с помощью электротензодинамометра определялась сила мышц. Уровень физической работо способности определялся по показателю импульса силы – ИС (это произведение величины удерживаемого силового усилия в кг на время его удержания в секундах). Регистрация показателей цен тральной гемо динамики проводилась непрерывно в покое, при работе и в период восстановления. Результаты исследования обработаны мето дами ва риационной статистики с применением критерия Стьюден та.

Результаты исследования и их обсуждение. В покое на этапе от 18 до 22 лет отмечено увеличение с возрастом УО и МОК, САД, ДАД, АДср, сниже ние ЧСС, ДП, ОПСС. Эти изменения носили, как прави ло, недостоверный характер (кроме прироста УО, МОК на этапе от 20 до 21 года (р<0,05) ,УИ от 18 до 19 лет(р<0,05), ДАД от 21 до 22 лет (р<0,01), уменьшения САД от 21 до 22 лет (р<0,01), ДП от 21 до 22 лет (р<0,05) и ОПСС от 20 до 21 года (р<0,05)). Эти данные свидетельствуют о продолжающемся процессе совершенствования функциональных возможностей сердечно-сосудистой системы (ССС) на этапе 18 – 22 лет.

У юношей всех возрастов СН нарастающей мощности вызывали системную реак цию кровообращения с постоянным увеличением всех видов АД, ЧСС, ДП, уменьшением УО (табл. 1).

УО сердца при СН=15% почти не изменялся, с увеличением мощно сти нагрузок неуклонно снижался, но достоверно только при СН=45% (р<0,05). Это могло быть обусловлено снижением конечно-диастолического объема сердца вследствие непрерывного сжатия кровеносных сосудов под воздействием нарастающих прессорных реакций и снижения насосной функции сердца [10].

Достоверный прирост ЧСС наблюдался при всех СН, вероятно, за счет бы стродействующего рефлекторного механизма, срабатываю щего с проприорецепторов скелетных мышц предплечья. Это подтверждается достоверными изменениями пульса уже в 1-ую мин. выполнения работы. При СН=30% и 45% можно отме тить более значительную реакцию у испытуемых 20 лет.

Общей закономерностью динамики МОК являлось снижение темпов прироста с увеличением мощности нагрузок. Его некото рое увеличение при работе определялось исключительно приростом ЧСС. Прирост СИ при изометрических нагрузках, в условиях снижения УО, объясняют исполь зованием хронотропного резерва сердца и активацией механиз мов гомеометрической регуляции [6]. СН вызывали достоверное увеличение всех видов АД (р<0,01), причем во всех возрастах прирост ДАД был выше, чем САД. Причиной этого является быстрое повышение ЧСС уже в первые минуты работы, увеличение сосудистого тонуса при СН=30% и 45% на фоне нарастаю щей прессорной реакции. Увеличение АДср можно рассматривать как механизм, направленный на усиление градиента давления между артериальным и венозным концами сосудистой системы и обеспече ние нормального кровотока при мышечной работе.

Неуклонное и достоверное повышени е ДП во всех возрастах отражало рост механиче ской работы сердца и, косвенно, потребление кислорода. Более значи тельный прирост ДП при СН=30% и 45% имел место у юношей 20 лет. Периферическое сопротивление сосудов при 1-й СН незначительно уменьшалось, что создавало условия для беспрепятствен ного кровотока в работающих мышцах. Вторая и третья нагрузки сопро вождались значительным приростом ОПСС, причем при СН=45% от МПС его прирост у юношей 18, 19, 22 лет носил достоверный характер (р<0,05). Это, возможно, связано с нарастанием прессорных реакций в сосудах предплечья [4, 9, 12 и др.].

Таблица 1. Изменение показателей кровообращения у юношей 18 – 22 лет при статических нагрузках возрастающей мощности (в % по отноше нию к данным покоя) 

на СН=15% от МПС

показатели

18

19

20

21

22

УО

99,34

98,52

100,92

104,49

98,93

ЧСС

114,17*

114,15*

113,46*

111,98*

115,33*

МОК

115,41

110,05

114,77

116,74

115,53

АД ср

115,05*

122,24*

111,22*

114,21*

114,08*

САД

112,47*

111,32*

108,50°

110,34*

113,07*

ДАД

117,32*

113,07*

113,12*

117,78*

115,07*

ОПСС

92,99

92,82

96,43

96,68

97,78

ДП

128,13*

126,67*

123,29*

123,91*

130,70*

УИ

99,38

99,17

101,33

104,51

98,97

СИ

115,76

110,19

114,97

117,17

115,65

 

СН=30% от МПС

показатели

18

19

20

21

22

УО

85,04

87,81

83,36

92,49

88,60

ЧСС

120,98*

117,55*

127,37*

117,55*

124,21*

МОК

105,07

100,24

105,37

110,62

109,81

АД ср

126,00*

126,02*

124,52*

120,97*

126,62*

САД

119,10*

115,21*

118,09*

115,35*

118,68*

ДАД

132,20*

135,92*

129,97*

125,95*

133,12*

ОПСС

121,44

118,37

109,48

109,14

111,18

ДП

144,54*

135,70*

150,39*

135,62*

147,12*

УИ

83,97

87,32

83,54

92,64

88,61

СИ

104,60

100,45

106,91

108,94

110,15

 

СН=45% от МПС

показатели

18

19

20

21

22

УО

72,40°

76,96°

74,93°

78,84°

74,71°

ЧСС

130,76*

131,75*

138,26*

124,47*

130,56*

МОК

99,70

97,45

101,70

96,94

96,23

АД ср

132,15*

132,16*

132,72*

128,52*

129,98*

САД

125,24*

124,86*

126,15*

119,86*

122,67*

ДАД

138,27*

138,62*

138,57*

136,14*

135,81*

ОПСС

141,62°

127,30°

115,38

129,21

128,00°

ДП

164,27*

164,09*

174,07*

149,81*

159,78*

УИ

74,02°

77,33*

75,09°

79,22°

75,95°

СИ

99,43

98,07

101,60

97,45

96,89

 

Знаком * показана достоверность реакций изучаемых показателей на нагрузки при р<0,01, знаком ° - при р<0,05.

Эффективность адаптивных реакций ССС зависит от объема и интенсивности выполняемой работы. С ростом мощности СН происходило неуклонное снижение физической работоспособности. Ее наибольший уровень при 1-й нагрузке был отмечен у юношей 20 лет. К 3-й СН импульс силы снизился в 18 лет в 2,51 раза; 19 лет – 2,17 раза; 20 лет – в 2,58 раза; 21 год – в 2,55 раза; 22 года – в 2 раза.

Мощность и объем выполняемых нагрузок отложили отпечаток на интенсивность работы центральной гемодинамики (табл. 2). В каждом возрасте с увеличением мощности СН нарастала интенсивность параметров центрального кровообращения на единицу выполненной работы. Наибольшая интенсивность ЧСС, ДП, АДср наблюдалась у юношей 18 лет на фоне наименьших объемов выполняемой работы при всех 3 нагрузках. Это сочетание свидетельствует о низкой эффективности адаптивных реакций центральной гемодинамики по названным параметрам. Наибольшая интенсивность УО и МОК имела место у юношей 21 года на фоне достаточно высо кой работоспособности при всех нагрузках. Следует отметить наименьшую рабочую напря женность всех параметров гемодинамики у юношей 20 лет при СН=15 и 30%, выполнявших наибольший объем работы при этих нагрузках. Это, вероятно, отражало проявление экономиза ции деятельности ССС в зонах 1 и 2 нагрузок.

Таблица 2. Интенсивность кровообращения при статических нагрузках у юношей 18 – 22 лет.

возраст

УО/ИС

ЧСС/ИС

15%

30%

45%

15%

30%

45%

18

0,0123

0,0202

0,0246

0,0242

0,0456

0,0674

19

0,0147

0,0235

0,0256

0,0209

0,0382

0,0493

20

0,0119

0,0179

0,0244

0,0180

0,0325

0,0526

21

0,0164

0,0271

0,0324

0,0189

0,0341

0,0519

22

0,0167

0,0239

0,0260

0,0222

0,0371

0,0479

 

 

возраст

МОК/ИС

АДср/ИС

15%

30%

45%

15%

30%

45%

18

0,00104

0,00179

0,00239

0,0288

0,0560

0,0828

19

0,00117

0,00192

0,00215

0,0260

0,0501

0,0665

20

0,00093

0,00147

0,00213

0,0235

0,0433

0,0693

21

0,00127

0,00218

0,00270

0,0246

0,0454

0,0700

22

0,00128

0,00191

0,00209

0,0307

0,0537

0,0707

 

 

возраст

ДП/ИС

15%

30%

45%

18

3,40

6,74

10,52

19

2,95

5,53

7,75

20

2,50

4,75

8,24

21

2,71

5,02

7,86

22

3,09

5,50

7,30

 

Рабочие изменения УО сердца при всех нагрузках не соот ветствовали метаболическим потребностям организма. Это проявля лось в послерабочем увеличении УО во всех возрастах в течение 5 мин. восстановительного периода (за редким исключением). Наибольшее его увеличе ние наблюдалось у юношей 20 лет. Таким образом, 20-летние испытуемые проявляли наибольшую физическую работоспособность при наибольшем «долге по крови». Подобное сочетание может быть использовано в качестве одного из критериев функциональной зрелости ССС.

Выводы.

1. Метод применения повторных статических нагрузок до произ вольного отказа может быть использован для оценки эффектив ности приспособительных реакций ССС у юношей 18–22 лет.

2. В качестве критерия функциональной зрелости системы крово обращения может быть использовано сочетание высокой работо способности испытуемых с наибольшим «долгом по крови» и низкой рабочей интенсивностью параметров кровообращения.

3. При статических нагрузках в 15% и 30% от МПС следует отметить высо кую эффективность адаптации центральной гемодинамики у юношей 20 лет.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алферова-Попова Т.В.,. Пястолова Н.Б.//Физиоло гия человека.-1996.-Т.22, №5.-С.118-122.

2. Безобразова В.Н., Догадкина С.Б.//Физиол. человека.– 2001.– Т. 27, № 5.– С. 49–53.

3. Васильева Р.М. //Новые исследования (альманах): материалы международной научной конференции «физиология развития человека». – М.,2004. – С.105-106.

4. Городниченко Э.А. Физиологические закономерности разви тия выносливости к статическим мышечным усилиям у лиц женского пола на основных этапах онтогенеза: Дисс…д-ра биол. наук.- М.:1994.-434 С.

5. Догадкина С.Б. Влияние статической нагрузки на сердечно-сосудистую систему детей младшего школьного возраста. //авторефе рат дисс. канд. биол. наук. – М. – 1988, 17 С.

6. Зубарев М.А., Думлер А.А., Косков Э.В. //Физиология человека.-1991.-Т.17, №3.-С.60-63.

7.  Машкова Н.В., Стоянова Н.С. Оценка физического развития детей. – Смоленск. – 1995, 32С.

8. Физиология человека /Под ред. В.М. Смирнова.- М.: Меди цина, 2001.-606 С.

9. Тхоревский В.И., Пичугина Е.В. Механизмы, обеспечиваю щие усиление кровоснабжения работающих скелетных мышц //Фи зиология мышечной деятельности: Тез. докл. междунар. конф. – М. 2000. – С. 152-153.

10. Тупицын И.О., Безобразова В.Н., Догадкина С.Б. и др. Индивидуальные особенности развития системы кровообращения школьников /Под ред. И.О. Тупицына. – М.:ИВФ РАО, 1995. – 64 С.

11. Gallagher K.M., Fadel P.J., Strшmstad M., Ide K., Smith S.A., Querry R.G., Raven P.B., Secher N.H Effects of exercise pressor reflex activation on carotid baroreflex function during exercise in humans //J. Physiol.– 2001.– 533, № 3.– С. 871–880.

12. Laughlin M. Harold.Cardiovascular response to exercise //Adv.