Мазитова Гульнара Иниловна

На правах рукописи
Мазитова Гульнара Иниловна
ГЕМОДИНАМИЧЕСКИЕ И ИОНТРАНСПОРТНЫЕ ПРЕДИКТОРЫ
ДИЗАДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ НА ФИЗИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ
14.00.51 – восстановительная медицина, лечебная физкультура и
спортивная медицина, курортология и физиотерапия
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата медицинских наук
Москва - 2007
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении
высшего профессионального образования «Казанский государственный
медицинский университет» Федерального агентства по здравоохранению и
социальному развитию.
Научный руководитель:
доктор медицинских наук, профессор Микусев Юрий Егорович
Официальные оппоненты:
доктор медицинских наук, профессор Хрущев Сергей Васильевич
доктор медицинских наук, профессор Аухадеев Эрик Ильясович
Ведущая организация: Московский государственный медикостоматологический университет
Защита диссертации состоится «23» апреля 2007 г. в 14.00 часов на заседании
Диссертационного Совета Д 208.072.07 при Российском государственном
медицинском университете (117997, г. Москва, ул. Островитянова, д. 1).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского
государственного медицинского университета
Автореферат разослан «20» марта 2007 г.
Ученый секретарь
Диссертационного совета
доктор медицинских наук, профессор
Г.Е. Иванова
Актуальность темы
Использование физических нагрузок в качестве диагностических, лечебных
и
реабилитационных
мероприятий
находит
широкое
применение
в
клинической, профессиональной и спортивной медицине (Поляев Б.А., 2006;
Пономарева В.В., 2006; Епифанов В.А. и соавт., 2005; Raffone A.M., 2005;
Harvey P.J., 2005).
В то же время, неблагоприятные реакции на физическую нагрузку и
снижение общей физической работоспособности достаточно распространены
(Чоговадзе А.В., 1986; Хрущев С.В., 2006; Mottram P.M., 2004; Forjaz C.L.,
2004). Атипичные реакции, будучи полиморфными как по клиническим
фенотипам, так и по степени тяжести, встречаются преимущественно у
нетренированных лиц, в молодом возрасте, у наиболее активной части
населения (Хасанова Д.Р., 1999). Это делает проблему изучения систем
адаптации к физическим нагрузкам задачей социально значимой и практически
нацеленной на запросы ЛФК и спортивной медицины (Поляев Б.А., 2004).
Своевременная диагностика резервных возможностей важна как для
спортивной медицины, так и для лечебной физической культуры, поскольку
постоянно возрастающий объем и интенсивность нагрузок при занятиях спортом
затрудняет индивидуализацию тренировочного процесса и увеличивает опасность
перехода нагрузок за пределы возможностей организма (Макарова Г.А., 2004;
Граевская Н.Д., 2004). Не менее трудна индивидуализация нагрузок и при их
использовании для достижения лечебного и оздоровительного эффекта (Епифанов
В.А. и соавт., 2005).
Установлено, что межличностные особенности показателей системы
кровообращения при физической работе формируются под влиянием средовых
(Copeland S.R., 1996; Patrick B.T., 2005) и, в первую очередь, генетических
факторов (Roltsch M.H., 2005; Nieminen T., 2006). Исследований в направлении
поиска
генетических
механизмов,
модулирующих
ответные
гемодинамики на функциональную нагрузку, недостаточно.
изменения
4
Na+/Li+-противотранспорт (Na+/Li+-ПТ) в мембране эритроцита является
единственным наследуемым биохимическим промежуточным фенотипом,
который представляет доказательство связи между отдельными генетическими
локусами и межиндивидуальной вариабельностью (Sing C.F., 1986). Данная
ионтранспортная система в настоящее время считается чувствительным индикатором
функционирования клеточных
мембран, а
ускоренный
противотранспорт
рассматривается в качестве маркера генерализованной сосудистой дисфункции
организма (Trevisan M., 1991; Strazzullo P., 1998). В единичных исследованиях
обнаружена связь между скоростью этого трансмембранного обмена и некоторыми
гемодинамическими изменениями при физической нагрузке (Dobos M., 1994;
Hardman T.C. и соавт. 1995).
Более детальное изучение особенностей
функционирования сердечно-сосудистой системы при различном уровне Na+/Li+-ПТ
в мембране эритроцита позволит использовать данную транспортную систему в
качестве прогностического маркера дизадаптивных реакций на физическую
нагрузку.
Целью настоящего исследования явилась оценка особенностей ответа на
нагрузочное тестирование здоровых молодых лиц высокой и низкой
физической активности при различном уровне скорости Na+/Li+-ПТ в мембране
эритроцита.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Охарактеризовать активность Na+/Li+-ПТ в мембране эритроцита в
группах с разным уровнем физической тренированности.
2. Изучить корреляционные связи между скоростью Na+/Li+-ПТ в мембране
эритроцита и характером гемодинамического ответа на дозированную
физическую нагрузку молодых лиц.
3. Оценить влияние функционального состояния сердечно-сосудистой
системы
и
клеточных
мембран
эритроцитов
на
работоспособность лиц с разным уровнем тренированности.
физическую
5
Научная новизна. Впервые установлены особенности структурного и
функционального
состояния клеточных мембран, оцениваемого скоростью
Na+/Li+-ПТ в мембране эритроцита у спортсменов.
У
здоровых
молодых
лиц
разного
уровня
тренированности
продемонстрирована зависимость результатов функциональных проб от
активности Na+/Li+-ПТ.
Доказана взаимосвязь функционального состояния клеточных мембран с
аэробными возможностями организма.
Для анализа результатов нагрузочных проб использован метод объемной
компрессионной осциллометрии, позволяющий минимизировать время для
обследования функционального состояния сердечно-сосудистой системы и
получить
достаточную
информацию
для
прогнозирования
результатов
нагрузочных проб.
Практическая значимость. Выявленные характерные биотипологические
варианты
функционального
состояния
сердечно-сосудистой
системы
и
клеточных мембран эритроцитов могут быть использованы при определении
группы «риска» по развитию синдромов дизадаптации и снижения общей
физической
работоспособности.
Полученные
результаты
помогут
в
профессиональном отборе тех категорий людей, к которым предъявляются
повышенные требования в системе адаптации.
Установленные структурные и функциональные особенности состояния
клеточных мембран и их влияние на функциональные пробы повысят
индивидуализацию тренировочных и реабилитационных программ
в
клинической и спортивной медицине.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Активность Na+/Li+-обмена определяет особенности функционирования
сердечно-сосудистой системы в состоянии физиологического покоя и в
условиях физической нагрузки.
6
2. У спортсменов определяются более низкие значения скорости Na+/Li+ПТ по сравнению с нетренированными лицами.
3. Показатели центральной, периферической гемодинамики и сосудистых
качеств в состоянии физиологического покоя, полученные методом
артериальной осциллометрии, имеют важное прогностическое значение в
адаптации к физическим нагрузкам.
Внедрение результатов в практику. По теме диссертации опубликовано 7
научных работ. Результаты исследования внедрены в практику отделения
функциональной диагностики Республиканской клинической больницы и
отделения
врачебного
контроля
центра
медицинской
профилактики
Министерства здравоохранения Республики Татарстан.
Материалы исследований вошли в тематику лекционных и практических
занятий, проводимых на кафедре неврологии и реабилитации, лечебной
физкультуры, врачебного контроля и рефлексотерапии с курсом физиотерапии
Казанского государственного медицинского университета и используются в
учебном процессе.
Апробация работы. Диссертация прошла первичную экспертизу на
совместной
научно-практической
реабилитации Казанского
реабилитологии
и
конференции
кафедр
неврологии
и
государственного медицинского университета и
спортивной
медицины
Казанской
государственной
медицинской академии, при участии врачей центра медицинской профилактики
и
врачебно-физкультурного
диспансера
Министерства
здравоохранения
Республики Татарстан.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 138 страницах
машинописного текста, включает введение, обзор литературы, две главы
собственных исследований, обсуждение полученных результатов, выводы,
практические рекомендации, указатель литературы, который содержит 102
отечественных и 146 зарубежных источников. Работа иллюстрирована 20
таблицами и 8 рисунками.
7
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Материал и методы исследования
Объектом нашего исследования явились здоровые спортсмены в возрасте от
20 до 30 лет (средний возраст составил 23±0,3). Группу контроля представили
здоровые
студенты
того
же
возраста,
занимающиеся
физическими
упражнениями в объеме общевузовской программы (30 мужчин, 30 женщин).
Спортивный стаж основной группы составил в среднем 11±0,5 лет, не менее 5
последних лет каждый из участников экспериментальной группы занимался
видом спорта, в котором он представлен в исследовании; отбирались лица с
уровнем спортивного мастерства не ниже I разряда. Исходя из направленности
тренировочного процесса, в группе спортсменов были выделены следующие
подгруппы.
В первую вошли спортсмены, тренирующие преимущественно
силу, - тяжелоатлеты, представители силового троеборья и бодифитнеса.
Вторая подгруппа была представлена
кандидатами в мастера и мастерами
спорта по плаванию и водному поло. Третья подгруппа
сформирована
атлетами, развивающими скоростно-силовые качества, выступающими в
игровых (футбол, хоккей, гандбол) и в боевых (каратэ, бокс) видах спорта.
Представленные группы мужчин-спортсменов для краткости будут называться
в дальнейшем «силовики» (n=30), «пловцы» (n=30) и «игровики» (n=30).
Группа девушек – инструкторов аэробики и аква-аэробики составили
четвертую подгруппу (n=30).
Все
участники
обследование:
медицинском
во
научного
эксперимента
врачебно-физкультурном
центре
ВУЗа
(студенты).
В
проходили
диспансере
индивидуальное
(спортсмены)
экспериментальный
и
журнал
вносились данные о виде спорта, спортивной квалификации и спортивных
регалиях, стаже и интенсивности занятий для основной группы, характере и
объеме физических нагрузок для контрольной группы. По общепринятым
принципам
проводилось
клиническое
обследование.
В
исследование
отбирались лица без вредных привычек, с неотягощенной по артериальной
8
гипертензии наследственностью и без эпизодов подъема АД в анамнезе. В
предшествующие исследованию сутки исключались физические нагрузки.
Производили измерение роста и веса по стандартным методикам, вычисляли
индекс массы тела – ИМТ (Граевская Н.Д., Долматова Т.И., 2004; Макарова
Г.А., 2004). Методом импедансометрии на анализаторе «Tanita» (Япония)
определяли композицию тела, получая информацию о жировой и «тощей»
массе тела и количестве воды в организме. Данные антропометрии, состава тела
испытуемых лиц представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Антропометрические характеристики и композиция тела обследованных лиц
силовики
рост,
см
177±3
показатели
вес,
жировая
ИМТ
кг
масса, %
87±1 27,6±0,5
13,8±0,6
вода,
%
66±1
пловцы
183±2
81±1 24,0±0,4
15,3±0,7
62±1
игровики
181±3
87±2 26,2±0,4
12,2±0,5
66±1
женщины
163±1
53±1 19,8±0,1
18,1±0,6
59±1
мужчины 175±2
70±1 22,6±0,5
21,6±0,5
57±1
женщины 166±2
58±1 21,0±0,5
24,5±0,5
54±1
тренированные
муж.
исследуемые группы
нетренированные
Для
оценки
гемодинамики
показателей
использовали
артериального
аппарат
осциллометрическом методе измерения.
давления,
АПКО-8-РИЦ,
центральной
основанный
на
Проводили 4 измерения: в покое
(горизонтальное положение); сидя, до нагрузки; на 1 и 6 минутах
восстановительного после физической нагрузки периода. Определяли ударный
объем крови (УО), ударный индекс (УИ), сердечный выброс (СВ), сердечный
индекс
(СИ),
число
сердечных
сокращений
(ЧСС),
диастолическое
артериальное давление (ДАД), среднее гемодинамическое артериальное
давление
(СрАД),
систолическое
боковое
артериальное
артериальное
давление
давление
(САД).
(БАД),
Рассчитывали
конечное
ударное
9
артериальное давление (АДуд = САД – БАД) и пульсовое давление (АДп = БАД
– ДАД). Измеряли диаметр плечевой артерии (Дарт), линейную скорость
кровотока (СКлин), скорость пульсовой волны (СПВ), общее сопротивление
периферических сосудов (ОПСС). Вычисляли податливость плечевой артерии
(Парт = 1/Е, где Е – модуль упругости сосудистой стенки), податливость
сосудистой системы (ПСС = УО/ АДп), фактическое удельное сопротивление
периферических
сосудов
(УСПСф
=
СрАД/СИ),
рабочее
удельное
сопротивление периферических сосудов (УСПСр = 72,4+0,36*возраст) и
проходимость периферических сосудов (ф/р= УСПСф/ УСПСр*100%).
Физическая нагрузка выполнялась на ножном велоэргометре «Cateye
ergociser» (Финляндия) в положении сидя в течение 9 минут со ступенчато
возрастающей на каждой третьей минуте мощностью нагрузки (1; 2; 3 Вт/кг
mтела для мужчин
и 0,5; 1; 1,5 Вт/кг mтела для женщин соответственно).
Расчетным способом определяли показатели физической работоспособности –
Рhysical Working Capacity (PWC170) и максимального потребления кислорода
(МПК).
Ионтранспортную
функцию
клеточных
мембран
оценивали
по
максимальной скорости Na+/Li+-ПТ в мембране эритроцита1 путем измерения
обмена внутриклеточного лития в загруженных этим ионом клетках на
внеклеточный натрий и магний из среды инкубации (Canessa et al., 1980).
Соответствующие измерения выполнены
в лабораториях кафедры
пропедевтики внутренних болезней (зав. каф. – д.м.н., проф. В.Н. Ослопов) и
кафедры медицинской и биологической физики (зав. каф. – член-корр. РАН,
проф. Е.Е. Никольский) ГОУ ВПО «Казанский ГМУ Росздрава». Для анализа
результатов использовали границы квартильного распределения скорости НЛП
согласно разработкам В.Н.Ослопова (1995).
- Автор выражает сердечную благодарность за консультативную помощь
при проведении исследований активности Na+/Li+-противотранспорта в
мембране эритроцита заведующему кафедрой пропедевтики внутренних
болезней Казанского государственного медицинского университета д.м.н.,
профессору В.Н. Ослопову.
1
10
Статистический анализ проводился на персональном компьютере с
использованием программы STATISTICA 5,0. В числе методов обработки
использовались
простая
статистика,
t-критерий
Стъюдента,
частотный
критерий Пирсона (χ2), коэффициент линейной корреляции (Пирсона),
дисперсионный анализ и анализ множественных сравнений, многофакторный
корреляционный и регрессионный анализ. Различие между изучаемыми
параметрами признавалось достоверным при p<0,05.
Результаты исследования и их обсуждение.
В данном исследовании были зарегистрированы широкие колебания
показателей максимальной скорости Na+/Li+ - ПТ в мембране эритроцита: от 135
до 532 мкмоль Li/л кл. в час, со средним значением 295±5 мкмоль Li/л кл. в час.
Распределение скоростей Na+/Li+-ПT в мембране эритроцита в нашей выборке
было близким к нормальному. У тренированных лиц выявлены относительно
низкие величины скорости облегченной трансмембранной диффузии для ионов
натрия – 271±7 мкмоль Li/л кл. в час по сравнению с нетренированными лицами –
304±12 мкмоль Li/л кл. в час (p=0,012). Активность Na+/Li+-ПT у каждого
человека стабильна в течение длительного периода времени, однако имеются
сведения, что транспортная система подвержена модуляции как остро, так и
хронически при воздействии различных факторов. Достоверных различий по
средним
значениям
скоростей
Na+/Li+-ПT
у
спортсменов
различной
специализации не наблюдалось: 291±22, 247±26, 278±19 мкмоль Li/л кл. в час
соответственно для силовиков, пловцов, игровиков (F=1, p>0,05), поэтому логично
предположить, что физическая активность, а не специфические виды нагрузок
влияют на функциональное состояние клеточных мембран.
Статистически значимых различий скорости натрий-литиевого обмена по полу
не обнаружено, но для мужчин были характерны несколько более высокие цифры
(297±7 мкмоль Li/л кл. в час), чем для женщин (281±10 мкмоль Li/л кл. в час).
Скорость Na+/Li+-ПT не коррелировала с возрастом, ИМТ, стажем тренировок у
спортсменов. Межиндивидуальная вариабельность показателей состава тела
11
также не приводила к различиям в скорости трансмембранного обмена Na+,
хотя многими исследователями отмечается связь высоких скоростей Na+/Li+-ПT
с избыточным весом и ожирением, особенно абдоминальным. В выборке
обследованных нами лиц 76,7% имели нормальную массу тела (ИМТ до 24,5),
а 23,3% (42 человека) – повышенную (ИМТ от 24,5 до 29,9). Группа с
повышенной массой тела была представлена в основном спортсменами (81% –
34 человека) и это превышение от конституциональной нормы было за счет
«тощей» массы, а не жировой, что, по-видимому, не привело к изменениям в
функционировании клеточных мембран.
Высокие
скорости
Na+/Li+-ПТ
были
достоверно
ассоциированы
с
преобладанием тонуса симпатической нервной системы, выявленного вычислением
индекса Кардю (p<0,05) и
с низким функциональным состоянием сердечно-
сосудистой системы, оцениваемым показателем двойного произведения (p<0,05).
Эти результаты согласуются с выводами Ю.В. Постнова (1975) о том, что
нормальный физиологический ответ клеточной мишени, при наличии в ней
ресетинга, на действие катехоламинов достигается при более сильном, по
сравнению с нормой, адренергическом влиянии.
Исследование величин скорости Na+/Li+-ПT подтвердило концепцию о том,
что средние значения скорости Na+/Li+-ПT не могут дать исчерпывающую
характеристику изучаемым явлениям, так как не существует однозначно
«нормальных»
и
«патологических»
величин
скорости
ионного
противотранспорта, которые были бы прямолинейно связаны с наличием
патологии. В этой связи для более детального определения качества распределения
скорости Na+/Li+-ПT был применен квантильный1 метод (Ослопов В.Н., 1995).
Деление на квартили (кв.) лежало в основе одного из принципов группировки
обследованных2.
Статистически значимых различий распределения в квартилях активности
Na+/Li+-ПТ между тренированными и нетренированными лицами, мужчинами и
женщинами не выявлено: χ2=2, p>0,05; χ2=6, p>0,05 соответственно.
12
Между группами лиц, относящихся по величине скорости Na+/Li+-ПТ в
мембране эритроцита к разным квартилям, имелись существенные гемодинамические
различия, которые возможно и предопределяли описанные ниже особенности
функционирования аппарата кровообращения в условиях физической нагрузки.
Показатели гемодинамики фиксировались до нагрузки, в раннем (на 1
минуте) и в позднем (на 6 минуте) восстановительном периоде после
велоэргометрического теста субмаксимальной мощности. При увеличении ЧСС
до 80-100%, систолического АД до 40 %, незначительном (до 30 %)
уменьшении диастолического АД и восстановлении этих показателей к 5
минуте, реакция расценивалась как физиологически адекватная
(ФА).
Преимущественно хронотропный ответ с увеличением ЧСС более чем на 100 %
от значений покоя, на фоне недостаточного подъема или снижения
систолического АД и резком падении ДАД с длительным восстановительным
периодом трактовался как физиологически неадекватный тип реакции (ФН).
Клинические варианты подъема АД выше указанной ранее амплитуды или не
восстановление его уровня в позднем восстановительном периоде оценивались
как гипертоническая реакция (ГР).
Гипертоническая реакция на физическую нагрузку наблюдалась в 37% случаев
у нетренированных лиц и в 19% случаев у спортсменов (χ2=7, p=0,008), будучи более
характерной для мужчин, чем для женщин. Среди спортсменов максимальное
количество наблюдений такого типа ответа – в группе атлетов, тренирующих
преимущественно силу. Ряд показателей аппарата кровообращения в состоянии
физиологического покоя также был связан с характером гемодинамической
реакции на тестирование.__________________________________________________
- квантили – это абсциссы вертикальных линий, которые рассекают площадь
под кривой плотности распределения возможных событий, в данном случае
индивидуальных величин на равные части, что предполагает одинаковую
вероятность попадания случайных величин в каждую из этих равных частей.
2
- При дальнейшем изложении результатов исследования, используемые термины
«в квартилях Na+/Li+-ПТ», «в квартилях» будут подразумевать под собой термин «у
лиц, имеющих величины скорости Na+/Li+-ПТ в определенных (фиксированных)
интервалах.
1
13
Для группы лиц, ответивших чрезмерным подъемом АД на физическую
нагрузку, были характерны более высокие значения АД (ДАД, СрАД, БАД,
САД), периферического сопротивления сосудов в покое; прослеживалась
тенденция
к
относительному
снижению
инотропной
и
повышению
хронотропной функции ССС; отмечалась относительная жесткость сосудистой
стенки (уменьшение податливости плечевой артерии, повышение скорости
пульсовой волны, превышение фактического УСПС над рабочим).
Физиологически неадекватный тип реакции встречался, в основном, у
женщин (χ2=5, p=0,02), был более характерен для нетренированных лиц (χ 2=29,
p<0,05). Не занимающиеся спортом мужчины в 27% случаев отвечали на
физическую нагрузку подобным образом, а женщины – в 40%. Анализ
гемодинамики покоя показал, что физиологически неадекватный тип реакции
на нагрузочное тестирование был обусловлен низкой мощностью работы
сердца и недостаточным тонусом сосудов. У представителей этой группы
выявлены наибольшие значения ЧСС, наименьшие – УО, а снижение
фактического УПСС от рабочего на 16% свидетельствовало о дилятаторной
скорость НЛП, мкмоль Li/л кл. в ч
реакции периферических сосудов.
400
335
350
300
308
278
250
200
150
100
50
0
ФА
ФН
ГР
группы гемодинамических реакций
Рис. 1. Средняя скорость Na+/Li+ - ПТ в группах с различным типом реакции
на физическую нагрузку.
При сопоставлении средних значений скорости Na+/Li+ - ПТ в мембране
эритроцита в группах с различным гемодинамическим типом реакции на
тестирование (рис.1) выяснилось, что для лиц с физиологически адекватной
14
реакцией были характерны низкие показатели скорости ионного обмена: 278±9
мкмоль Li/л кл. в час. При атипичных типах реагирования скорость облегченной
трансмембранной диффузии для ионов натрия увеличивалась (F=5, p=0,009):
335±18 и 308±13 мкмоль Li/л кл. в час соответственно для 2 и 3 групп.
Распределение различных типов реакции на нагрузку по квартилям скорости
Na+/Li+ - ПТ (рис.2) в разных по полу группах отличалось. У мужчин
наблюдалась выраженная тенденция уменьшения доли лиц с адекватным
ответом на функциональную пробу по мере ускорения Na+/Li+ - ПТ (r= - 0,57,
p<0,05). Обратная зависимость выявлена для гипертонического типа реакции: с
ростом порядкового номера квартиля шкалы активности Na+/Li+ -обмена
вероятность чрезмерного подъема АД при нагрузке возрастала (χ2=9, p<0,05).
88
70
наблюдения %
80
75
70
64
60
50
45
37
40
30
10
0
I кв.
18
17
12
8
8
II кв.
III кв.
квартили
мужчины
ФА
ФН
28
20
67
60
ГР
наблюдения %
90
50
50
40
50
33
30
20
50
27
16,6
16,5
ФА
31
ФН
23
19
17
ГР
10
IV кв.
0
I кв.
II кв.
III кв.
IV кв.
квартили
женщины
Рис.2.Распределение различных типов реакции на физическую нагрузку в
квартилях скорости Na+/Li+ - ПТ.
Как было отмечено выше, исходный тонус сосудов и мощность работы
сердца в состоянии физиологического покоя влияли на формирование
гемодинамического ответа на нагрузку, поэтому были сопоставлены сердечнососудистые параметры покоя с типом реакции на нагрузку в квартилях
скоростей Na+/Li+-обмена. Для мужчин, носителей высоких скоростей Na+/Li+ ПТ, были характерны повышенные значения некоторых характеристик
артериального давления (ДАД, СрАД, БАД), периферического сопротивления
сосудов и пульса в покое по сравнению с лицами более низкой активности Na+/Li+ПТ. Кроме того, в этой подгруппе выявлены снижение растяжимости плечевой
15
артерии с ускорением пульсовой волны, свидетельствующие о «жесткости»
сосудов, и усиление констрикторной реакции периферических сосудов на изменение
центральной гемодинамики.
Физиологически неадекватный характер реагирования не возникал у
представителей I кв., с одинаковой частотой выявлялся во II и в III кв., и в 2
раза чаще у лиц с высокими скоростями ионного транспорта (χ 2=16, p<0,01).
Для IV кв., помимо обсужденных выше особенностей сосудистого тонуса, были
характерны наименьшие объемы сердечного выброса, УО и УИ на фоне
учащения сердцебиения и, как следствие, увеличения СИ, что демонстрирует
гетерегенность механизмов реализации клеточной дисфункции в условиях
нагрузки.
Физиологически неадекватная реакция, как уже отмечалось выше,
встречалась чаще у женщин и была представлена в каждом квартиле скорости
Na+/Li+ - ПТ. Наименьшая доля лиц с подобным ответом на физическую
нагрузку отмечена во II кв., а наибольшая – в IV кв. (χ2=4, p<0,05). В состоянии
физиологического покоя женщинам с высокими скоростями
Na+/Li+-обмена
были характерны наименьшие значения СВ, УО и УИ при высокой ЧСС, а
снижение фактического УСПС от рабочего на 12% указывало на дилятаторную
реакцию сосудов.
Статистически
значимых
различий
по
частоте
встречаемости
гипертонического типа ответа не выявлено, несколько больше доля лиц
с
чрезмерным подъемом АД выявлена среди представительниц II кв. В состоянии
покоя в этой подгруппе наблюдалась относительная вазоконстрикция в виде
характеризовалась наибольшим пульсом и СИ на фоне невысокого УО и УИ,
т.е.
смещением
типа
кровообращения
в
сторону
гиперкинетического.
Сниженная Парт, высокая СПВ, превышение УСПСф над УСПСр на 10%
свидетельствовали об усилении ригидности сосудов у представительниц II кв.
скорости Na+/Li+-ПТ.
16
Таким образом, изучение корреляционных связей функционального состояния
клеточных мембран с неудовлетворительными гемодинамическими реакциями,
вызываемыми физической нагрузкой, показало сосредоточение атипичных реакций у
мужчин в диапазоне высоких скоростей, а у женщин ассоциированность со II и IV
квартилем скорости Na+/Li+-ПТ.
По результатам велоэргометрического нагрузочного теста PWC-170
вычислялась абсолютная физическая работоспособность PWCа, относительная
физическая
работоспособность
PWCо
(относительно
массы
тела)
и
максимальное потребление кислорода МПК (Аулик И.В., 1979).
Физическая работоспособность спортсменов была существенно выше по
сравнению с физически малоактивными лицами (p<0,05). В выборке
нетренированных лиц аэробные способности женщин зарегистрированы на
более низких цифрах, чем у мужчин (p<0,05). В группе спортсменов
достоверных различий по полу не выявлено, что можно объяснить бол
объемом аэробных нагрузок в группе женщин-спортсменок. Выявлена
достоверная отрицательная связь двойного произведения и уровня МПК (r=-0,4,
p <0,001). Наибольшие значения аэробных возможностей – 40±0,6 мл/кг*мин
были характерны лицам с высоким уровнем функционального состояния, по
результатам вычисления ДП; низкому уровню соответствовал наименьший
показатель МПК – 25±1,1 мл/кг*мин, а для группы обследованных, имеющих
средние
значения
производительности
ДП,
–
выявлены
35±0,7
промежуточные
мл/кг*мин
(F=57
цифры
аэробной
p<0,001).
Усиление
симпатических влияний, на которое указывал индекс Кардю, повышало
возможность низких результатов нагрузочного тестирования, преобладание же
парасимпатических влияний, напротив, уменьшало вероятность подобных
вариантов.
Сопоставление МПК с гемодинамическими вариантами функциональных
проб показало ухудшение аэробных возможностей в группах обследованных с
атипичными реакциями на нагрузочное тестирование. Наилучшие показатели
17
физической работоспособности выявлены у лиц с нормотонической реакцией
на физическую нагрузку и в группе тренированных (F=4; p<0,05), и в группе
нетренированных (F=3; p<0,05) субъектов. Несколько ниже показатели у лиц с
гипертоническим ответом на тестирование (p>0,05), наименьшие значения – в
подгруппе с физиологически неадекватной реакцией (p<0,05).
В зависимости от уровня аэробной производительности все испытуемые
были разделены на три группы: с низким, средним и высоким уровнем МПК. В
каждой из этих выделенных групп оценены средние значения скорости Na+/Li+ ПТ в мембране эритроцита (рис.3). Наименьшая скорость, 261±12 мкмоль Li/л
кл. в час, была характерна лицам с высокими аэробными способностями (F=5,
p=0,005). Более высокие показатели скорости облегченной трансмембранной
диффузии для ионов натрия, 302±9 и 313±14 мкмоль Li/л кл. в час, определены у
лиц с низкой и средней физической работоспособностью соответственно.
Следовательно, высокие скорости Na+/Li+ -ПТ коррелировали с низким
функциональным состоянием.
высокий
261
средний
313
низкий
302
220
240
260
280
300
320
средняя скорость НЛП
Рис.3. Средняя скорость Na+/Li+ - ПТ в группах с различным уровнем
физической работоспособности.
При анализе в выделенных группах исходных показателей артериального
давления и центральной гемодинамики выяснилось, что функциональные
различия в параметрах системы кровообращения между лицами разного уровня
аэробной производительности определялись особенностями работы сердца. По
мере
повышения
аэробной
производительности
сердцебиения (p<0,05) и повышение
отмечалось
урежение
сердечного выброса (p<0,05) за счет
18
усиления инотропной функции сердца (в группе высокого уровня МПК
достоверно максимальные значения УО и УИ). Статистически значимых
различий уровня артериального давления у лиц с разными показателями
физической работоспособности не обнаружено. Многомерный регрессионный
анализ с пошаговым включением наиболее значимых эффектов позволил
построить следующую модель для расчета параметра МПК по данным
показателей гемодинамики покоя:
МПК=4,8 + 0,57* АДуд(сидя) – 0,75* ДАД + 0,03*ОПСС +0,3*УО – 0,18 * БАД
Наибольшее влияние на параметр МПК оказывает ударное давление,
зафиксированное в положении сидя, – 16%. Все остальные показатели
гемодинамики, используемые в уравнении, оценены при горизонтальном
положении исследуемых лиц. Степень влияния диастолического давления –
15%, ударного объема и периферического сопротивления сосудов – по 14%,
бокового артериального давления –
состояние
сердечно-сосудистой
5%. Таким образом, функциональное
системы
предопределяет
адаптационные
возможности организма, проявляющиеся при нагрузочном тестировании.
Гемодинамическая
активности
неоднородность
представителей
могла
Na+/Li+-обмена
различного
обусловить
разное
уровня
качество
функционирования сердечно-сосудистой системы в условиях нагрузки, поэтому
проведен анализ доли лиц с различным уровнем аэробной производительности
наблюдения %
100%
80%
39
60%
40%
20%
30
19
55
71
22
30
25
9
20
I кв
II кв
III кв
0%
квартили
мужчины
48
30
IV кв
высокий
средний
низкий
наблюдения %
в квартилях скорости Na+/Li+ - ПТ (рис. 4).
100%
80%
60%
40%
20%
0%
17
8
75
84
8
8
II кв
III кв
50
64
50
0
I кв
0
36
высокий
средний
низкий
IV кв
квартили
женщины
Рис. 4. Распределение различных уровней МПК в квартилях скорости Na+/Li+ ПТ
19
Доля лиц с низким уровнем физической работоспособности у мужчин в
крайних (I и IV) квартилях была большей, чем в средних, составив около 1/3 –
по 30%. В этих подгруппах в состоянии физиологического покоя наблюдались
наименьшие значения ударного индекса. Вероятность низких аэробных
возможностей снижалась у мужчин – представителей II и III кв. (25% и 20%
соответственно), что можно объяснить более высокой исходной мощностью
работы сердца этих лиц: ЧСС покоя была ниже а СВ, УО, УИ – выше лиц
других
квартилей.
Несмотря
на
относительную
гемодинамическую
однородность II кв. и III кв. распределение уровней МПК в третьем квартиле
скорости Na+/Li+ - ПТ было отличным не только от остальных квартилей (χ2=25,
p<0,05), но от II кв. В этой когорте обследованных выявлена наибольшая – 71% –
доля лиц, имеющих высокие аэробные возможности.
В группе женщин низкая физическая работоспособность не встречалась у
представительниц низких скоростей облегченной трансмембранной диффузии
для ионов натрия, в средних квартилях скорости Na+/Li+ - ПТ доля лиц с этим
качеством составила по 8%. Соответственно, I кв. была представлена
женщинами, имеющими только средний (50%) и выше среднего (50%) уровень
аэробной производительности, в средних квартилях Na+/Li+-обмена более 90%
занимали женщины с удовлетворительными аэробными способностями.
Максимальна
(36%)
доля
лиц
с
низким
уровнем
физической
работоспособности в подгруппе высоких скоростей; в четвертом квартиле, кроме
того, не представлен высокий уровень МПК, т.е. с ростом порядкового номера
квартиля функциональное состояние женщин ухудшается (χ2=19, p<0,05). В покое
женщинам с высокими скоростями Na+/Li+ - ПТ были характерны наименьшие
значения СВ, УО и УИ при высокой ЧСС и средних значениях артериального
давления и периферического сопротивления сосудов.
Таким образом, обнаружены следующие ассоциации между физической
работоспособностью и скоростью облегченной трансмембранной диффузии для
ионов натрия. Мужчины, отнесенные по признаку скорости Na+/Li+ - ПТ к III кв., в
20
71% случаев обладают высокими аэробными возможностями. Женщины,
носители низких и средних скоростей Na+/Li+-обмена, в 90 и более % случаев
имеют удовлетворительную аэробную производительность. Принадлежность к
высоким скоростям Na+/Li+ - ПТ у женщин в 36% сочетается с низким уровнем
физической работоспособности.
Обобщая вышеизложенное, следует отметить, что активность Na+/Li+-ПТ в
мембране эритроцитов у здоровых лиц влияет на функционирование аппарата
кровообращения в условиях физиологического покоя и физической нагрузки. Кроме
того, сами физические нагрузки, будучи интенсивными и регулярными, способны
оказывать влияние на функциональное состояние клеточных мембран.
Учитывая
выявленные
корреляции
между
исходными
показателями
гемодинамики и результатами нагрузочного тестирования, в комплексной оценке
физического
развития
и
прогноза
физической
работоспособности
следует
использовать метод артериальной компрессионной осциллометрии.
Выводы
1. Между группами здоровых молодых лиц, относящихся по величине скорости
Na+/Li+-противотранспорта в мембране эритроцита к разным квартилям,
обнаружены существенные гемодинамические различия, которые не менее
значимы, чем результаты ремоделирования аппарата кровообращения под
влиянием регулярных физических тренировок.
2. У тренированных молодых лиц по сравнению с нетренированными
выявляются
более
низкие
показатели
скорости
трансмембранной
диффузии ионов натрия. Достоверных различий по средним значениям
Na+/Li+-обмена у спортсменов различной специализации не наблюдается.
3. Активность Na+/Li+- противотранспорта влияет на функционирование
сердечно-сосудистой системы в состоянии физиологического покоя у здоровых
тренированных и нетренированных лиц:
1) высокие скорости Na+/Li+-ПТ у мужчин и активность Na+/Li+- обмена в
диапазоне II квартиля у женщин сопровождаются более высокими
21
значениями артериального давления, периферического сопротивления
сосудов и усилением «жесткости» сосудистой стенки относительно
лиц других квартилей.
2) ускорение трансмембранной диффузии ионов натрия ассоциировано со
снижением инотропной способности миокарда при повышении
хронотропной реакции сердечно-сосудистой системы.
3) для носителей высоких скоростей Na+/Li+- противотранспорта характерно
преобладание тонуса симпатической нервной системы.
4. Дисфункция
клеточных
мембран, сопровождающаяся повышением
активности Na+/Li+-противотранспорта, оказывает влияние на формирование
неблагоприятных гемодинамических реакций на физическую нагрузку,
приводя в случае носительства высоких скоростей к повышению вероятности
гипертонического ответа у лиц мужского пола и дистонического ответа у лиц
женского пола.
5. Функциональное состояние клеточных мембран является одним из
факторов, определяющих
аэробные возможности организма: высокий
уровень физической работоспособности встречается преимущественно в
III квартиле скорости Na+/Li+-противотранспорта у мужчин и в I квартиле у
женщин.
6. Исследование гемодинамики методом артериальной компрессионной
осциллометрии дает возможность прогнозировать результаты нагрузочного
тестирования.
На
основе
предложена
модель
для
многомерного
расчета
регрессионного
аэробной
анализа
производительности,
использующая в уравнении показатели сердечно-сосудистой системы
в
состоянии физиологического покоя.
Практические рекомендации
Оценка скорости Na+/Li+-ПТ в мембране эритроцитов поможет, прогнозируя
уровень общей физической работоспособности и гемодинамическую реакцию на
физическую нагрузку, выделять группы риска по развитию синдромов дизадаптации.
22
Данную процедуру следует рекомендовать к использованию в профессиональном
отборе, когда предъявляются повышенные требования к системам адаптации. Кроме
того, зная принадлежность субъекта к определенному квартилю скорости Na+/Li+-ПТ,
можно будет предсказать ожидаемую реакцию на физическое усилие, что позволит
индивидуализировать
спортивные,
оздоровительные
и
реабилитационные
тренировки.
Осциллометрическое исследование центральной, периферической гемодинамики
и сосудистых качеств необходимо включать в комплекс методов врачебного контроля
за лицами, занимающимися физкультурой и спортом, поскольку, обладая простотой и
доступностью, данный метод позволяет сократить время для обследования
функционального
состояния
сердечно-сосудистой
системы
и
получить
достаточную информацию для прогнозирования результатов нагрузочных проб.
Список работ, опубликованных по теме диссертации.
1. Мазитова Г.И. Исследование
физической
работоспособности
лиц,
занимающихся фитнесом // Всеросс. научный форум РеаСпоМед: Тез.
докл. – Москва, 2006. – С. 82-83.
2. Мазитова Г.И. Влияние композиции тела на показатели физической
работоспособности // V междунар.науч. конф. студ. и молодых ученых
«Актуальные вопросы спортивной медицины, ЛФК, физиотерапии,
курортологии». – Москва. – 2006. – С. 54-57.
3. Мазитова
Г.И.
Генетические
маркеры
неадекватных
реакций
на
физическую нагрузку // XI научно-практ. конф. молодых ученых: Тез.
докл. – Казань, 2006. – С. 180
4. Мазитова Г.И. Влияние исходных показателей гемодинамики на
физическую работоспособность // научно-практ. конф. молодых ученых,
посвящ. 86-летию КГМА: Тез. докл. – Казань, 2006. – С. 211-212.
5. Мазитова Г.И. Исследование функционального состояния юношей и
девушек, занимающихся фитнесом // Всеросс. научно-практ. конф.
«Профессиональное гигиеническое обучение. Формирование здорового
23
образа жизни детей, подростков и молодежи»: Тез. докл. – Москва, 2006.
– С. 67-69.
6. Мазитова Г.И., Микусев Ю.Е., Ослопов В.Н. Дезадаптивные реакции на
физическую нагрузку у здоровых молодых лиц при различном уровне
натрий-литиевого
противотранспорта
в
мембране
эритроцита
//
Неврологический вестник. – 2006. – Т.38, №1-2. – С.69-72.
7. Мазитова Г.И. Роль оценки активности ионтранспортных систем
эритроцитов в прогнозе неблагоприятных
реакций на физическую
нагрузку // XII научно-практ. конф. молодых ученых: Тез. докл. – Казань,
2007. – С. 117.
Список сокращений:
АД – артериальное давление
АДп – пульсовое артериальное давление
АДуд – ударное артериальное давление
БАД – боковое артериальное давление
ГР – гипертоническая реакция
ДАД – диастолическое артериальное давление
Дарт – диаметр плечевой артерии
ИМТ – индекс массы тела
МПК – максимальное потребление кислорода
ОПСС – общее периферическое сосудистое сопротивление
Парт – податливость плечевой артерии
САД – конечное систолическое давление
СВ – сердечный выброс
СИ – сердечный индекс
СКлин – линейная скорость кровотока
СПВ – скорость пульсовой волны
СрАД – среднее гемодинамическое артериальное давление
УИ – ударный индекс
УО – ударный объем крови
УСПСф – фактическое удельное сопротивление периферических сосудов
УСПСр – рабочее удельное сопротивление периферических сосудов
ф/р – проходимость периферических сосудов
ФА – физиологически адекватная реакция
ФН - физиологически неадекватная реакция
ЧСС – число сердечных сокращений
Na+/Li+-ПТ – натрий-литиевый противотранспорт
PWC – Рhysical Working Capacity (физическая работоспособность)