МЕДИКО-
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СПОРТА

Abstract

FEATURES HEMODYNAMICS AND RHEOLOGICAL PROPERTIES OF BLOOD IN ATHLETES WITH DIFFERENT ORIENTATION OF TRAINING PROCESS

A.A. Melnikov, A.D. Vikulov

Pedagogical university, Yaroslavl

Key words: hemodynamics, rheological properties of blood, athletes.

The purpose of the research was to reveal features, and interrelations of hemodynamics parameters and rheological properties of blood in athletes with the different orientation of training process (group "endurance" n=20 and group "power" n=10). Results have shown, that in relation to the control the greatest changes were revealed in the group "endurance": the decrease of the minute volume of blood, arterial pressure and the viscosity of blood, the increase of the general peripheral resistance of vessels at dilatation of cavities of a heart. In the group "power" there were marked the increase of arterial pressure and hematocrit at the increase of thickness of the back wall of left ventricle. The significant factor of the revealed intergroup distinctions was the index of weight of the body. The revealed interrelations between the viscosity of blood and hemodynamics parameters: in minute volume, the general peripheral resistance and arterial pressure - specify a significant role of fluidity of blood.

ОСОБЕННОСТИ ГЕМОДИНАМИКИ И РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРОВИ У СПОРТСМЕНОВ С РАЗНОЙ НАПРАВЛЕННОСТЬЮ ТРЕНИРОВОЧНОГО ПРОЦЕССА

А.А. Мельников, А.Д. Викулов
Педагогический университет, Ярославль

Ключевые слова: гемодинамика, реологические свойства крови, спортсмены.

Введение . Известно, что направленность спортивной тренировки оказывает существенное влияние на все звенья сердечно-сосудистой системы: морфологию сердца и системную гемодинамику [5, 8], состояние сосудистого русла [9], реологические свойства крови [3]. Вероятно, основные изменения этих подотделов взаимосвязаны. В результате долговременной адаптации формируется конкретная модель, лучше сказать функциональная система, оптимального функционирования аппарата кровообращения соответственно направленности тренировочного процесса [1]. Выявление специфики функционирование кровообращения на разных его уровнях поможет глубже понять смысл тех или иных изменений его отдельных параметров у спортсменов, что имеет особое значение для диагностики их функционального состояния. Выполненные в этом направлении работы [1, 2, 5, 6] показывают, что наблюдаются сопряженность функционирования и коррелированность разных отделов аппарата кровообращения у людей, однако конкретные особенности и их физиологическое значение полностью не выявлены. В соответствии с этими предпосылками мы провели исследование по выявлению особенностей , а также взаимосвязей между параметрами системной гемодинамики и реологическими свойствами крови у спортсменов, тренирующихся с разной направленностью тренировочного процесса.

Методы исследования. Работа выполнена на спортсменах квалификации МС и КМС (n=30). 20 человек составили группу "выносливость" (бег на средние дистанции, лыжные гонки, плавание) и 10 человек - группу "сила" (тяжелая атлетика и силовое троеборье). Контрольной группой послужили практически здоровые лица молодого возраста (n=10).

Кажущуюся вязкость цельной крови и вязкость плазмы при напряжении сдвига (t=0,5 н/м²) определяли на капиллярном рамочном вискозиметре, гематокритный показатель - на центрифуге. Рассчитывали реологические показатели: относительную вязкость крови (ВК) как отношение вязкости крови к вязкости плазмы, реологический индекс транспорта кислорода кровью как отношение гематокритного показателя к вязкости крови, индекс ригидности эритроцитов - по L. Dintenfass [14]. Общую физическую работоспособность (индекс PWC₁₇₀) тестировали на велоэргометре "Ритм-5".

Систолическое и диастолическое артериальное давление (САД, ДАД) определяли по методу Короткова. Частоту сердечных сокращений (ЧСС) фиксировали с помощью ЭКГ. Показатели кардиогемодинамики определяли методом эхокардиографии на приборе "Sequoia 512" (Acuson, USA). Регистрировали конечно-систолический и конечно-диастолический размеры левого желудочка, а также конечно-систолический и конечно-диастолический объемы левого желудочка (КДО, КСО), размер левого предсердия, толщину задней стенки левого желудочка (ЗСЛЖ), толщину межжелудочковой перегородки, диаметр аорты, ударный объем (УО), фракцию выброса (ФВ), минутный объем крови (МОК) и общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС).

Статистическую обработку данных проводили на персональном компьютере. Результаты представлены средней арифметической в группах (М) и стандартным отклонением средней арифметической (±s). Для сравнительного анализа использованы критерии Стьюдента и Манна-Уитни. Гипотеза о взаимосвязи данных проверялась с помощью регрессионного анализа. Также использованы факторный (анализ главных компонент) и множественный дискриминантный статистические анализы.

Результаты и обсуждение. Результаты проведенного исследования показали, что со стороны морфологии сердца у спортсменов, тренирующихся в видах спорта на выносливость, отмечалась умеренная дилятация левого желудочка: КДО и КСО левого желудочка были увеличены, но утолщения ЗСЛЖ и межжелудочковой перегородки были недостоверны. Кроме того, у них были больше значения диаметра аорты (р=0,027), левого предсердия (р=0,032) и правого желудочка (р=0,020), отнесенные на единицу площади поверхности тела. Напротив, у атлетов, специализирующихся в видах спорта на развитие силовых качеств, наблюдалось значимое утолщение ЗСЛЖ без расширения полостей левого желудочка, левого предсердия и диаметра аорты с учетом площади поверхности тела. Со стороны системной гемодинамики у спортсменов группы "выносливость" отмечались многократно описанные в литературе изменения [5, 8] в виде умеренной гипотонии и брадикардии покоя, снижения МОК и повышения общего периферического сопротивления. У атлетов группы "сила" зарегистрированы относительно повышенное среднее и систолическое артериальное давление и снижение фракции выброса. Анализ реологических свойств крови показал, что для спортсменов группы "выносливость" характерно снижение вязкости цельной крови, что было связано со снижением вязкости плазмы и гематокритного показателя, а также с повышением деформируемости эритроцитов; напротив, у спортсменов группы "сила" отмечалась тенденция к повышенным величинам ВК в основном из-за повышенных значений гематокрита. Полученные по реологическим свойствам крови у спортсменов данные в целом соответствуют имеющимся в литературе [3].

Проведенный корреляционный анализ в общей выборке обследованных лиц показал наличие взаимосвязей между параметрами реологических свойств крови, гемодинамики и морфологии сердца. Так, МОК положительно коррелировал с ВК (r=0,502; р=0,001), с гематокритным показателем (r=0,416; р=0,008) и отрицательно - с индексом транспорта кислорода кровью (r=-0,463; р=0,003). Взаимосвязи же этих реологических параметров с общим периферическим сопротивлением были обратные: с ВК r=-0,370 (р=0,020), с индексом транспорта кислорода кровью r=0,360 (р=0,024). Вместе с тем среднее артериальное давление положительно коррелировало с ВК (r=0,474; р=0,003) и МОК (r=0,508; р=0,001), а отрицательно -- с удельным (но не общим) периферическим сопротивлением (r=-0,350; р=0,035). Наличие обоюдных взаимосвязей между этими параметрами и их характер в целом указывают на функционирование ауторегуляторного гомеостатического механизма по стабилизации основных параметров кровообращения в здоровом организме: в физиологических условиях повышение текучести крови сопровождается повышением общего периферического сопротивления, снижением артериального давления и МОК, и наоборот. Нам представляется, что есть по меньшей мере три вероятных объяснения этих взаимосвязей.

Во-первых, повышение текучести крови в группе "выносливость" благодаря гематокриту, вязкости плазмы, деформируемости эритроцитов ведет к улучшению микроциркуляции крови и доставки кислорода тканям. Поскольку основным фактором регуляции МОК является потребность в кислороде [4], то увеличение кислородтранспортных способностей крови должно вести к "экономизации" сердечной деятельности в покое или по крайней мере создавать для этого условия, что проявляется в умеренной брадикардии, гипотонии, снижении ФВ и МОК, а также в повышении периферического сопротивления.

Во-вторых, особое значение может иметь гемодинамический фактор. В условиях жестких трубок гидродинамическое сопротивление прямо обусловливается вязкостным компонентом и в наибольшей степени - обратно-сосудистым просветом. Однако in vivo сосудитый тонус, как эквивалент сосудистого просвета, детерминируется большим числом факторов, среди которых особое значение имеет напряжение сдвига на стенке сосуда, зависящее от скорости кровотока и вязкости крови. Причем в крупных сосудах существенное влияние оказывают ВК и сердечный выброс, а в мелких - скорость кровотока [16]. Изменение напряжения сдвига на любом участке сосудистого русла ведет к компенсаторным реакциям со стороны эндотелия сосудов, направленным на его нормализацию [10, 16]. При высоком напряжении сдвига эндотелиоциты выбрасывают эндотелиальный фактор релаксации, что приводит к снижению тонуса сосудов [10].

Некоторые параметры гемодинамики, морфологии сердца и реологических свойств крови у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса (М±, * - р<0,05; ** - p<0,01 no сравнению с контрольной группой)

Таким образом, повышение общего периферического сопротивления в группе "выносливость", вероятно, связано с сосудистым фактором и является компенсаторным в ответ на снижение вязкости крови. Можно предположить, что изменения перфузионного давления, вязкости крови и сосудистого тонуса должны взаимно компенсировать друг друга для обеспечения необходимого уровня кровотока в соответствии с кислородным запросом тканей. Вероятно, это отражается на характере взаимосвязей между основными параметрами гемодинамики и гемореологии. Следует добавить, что скорость кровотока является важным параметром кровообращения, так как от него зависят вязкость крови, уровень активации лейкоцитов [17], уровень активации процессов гемокоагуляции [7], активность экспрессии генов эндотелия и гладкомышечных клеток [13], а также процессы васкулогенеза [15].

В-третьих, полученные взаимосвязи могут быть обусловлены одновременным влиянием на системную гемодинамику, кардиогемодинамику и гемореологические свойства биологически активных веществ нейрогуморальной регуляции. Известно, что уровень МОК здорового человека в условиях покоя тесно связан с медиаторами нейрогуморальной регуляции [11]. Вместе с тем в настоящее время интенсивно накапливаются факты, например [12,18], что реологические свойства крови также модулируются многими нейрогуморальными регуляторами. Для выявления особенностей этих взаимосвязей необходимы дополнительные исследования.

Дискриминантный анализ показал, что важнейшим фактором, связанным с разделением испытуемых на группы, был индекс массы тела (ИМТ) (рЈ0,001). Если в группе "выносливость" ИМТ имел тенденцию к снижению (-5,2%; р=0,067), то в группе "сила" - достоверно повышен (+22,8%; рЈ0,001) по отношению к контрольной группе, причем величины площади поверхности в группах были сопоставимы (рі0,20). Факторный анализ подтвердил, что 23% общей дисперсии объяснялись фактором, в котором ключевое значение имели антропометрические данные: ИМТ, вес тела, площадь поверхности тела. Важно и то, что все эти параметры были связаны с уровнем систолического, диастолического и среднего артериального давления, то есть повышение артериального давления в группе "сила" во многом было обусловлено повышенной массой тела и ИМТ (r=0,580-0,720; рЈ0,001). Кроме того, ИМТ в общей группе положительно коррелировал с вязкостью крови (r=0,508; р=0,001), гематокритом (r=0,492; р=0,002), МОК (r=0,589; рЈ0,001) и ОПСС (r= -0,330; р=0,047). Связи показывают, что повышение массы тела в условиях физиологической нормы требует повышенного притока кислорода, что удовлетворяется ростом гематокрита, а также производительностью сердечно-сосудистой системы: увеличением уровней АД, МОК и снижением ОПСС. Особое значение это имеет для спортсменов группы "сила", в которой зарегистрированы наибольшие значения гематокрита, артериального давления и ИМТ. Вероятно, повышение уровня гематокрита, свидетельствующее о росте кислородной емкости крови, в этой группе необходимо для удовлетворения кислородного запроса повышенной мышечной массы (в группе спортсменов корреляции между массой тела, ИМТ и гематокритом (r=0,462; р=0,028 и r=0,600; р=0,001), что важно для процессов восстановления и роста. Однако рост гематокрита в этой группе ведет к увеличению вязкости крови, что, возможно, компенсируется повышенным артериальным давлением, а также сравнительно (с группой "выносливость") пониженным общим периферическим сопротивлением и повышенным МОК.

Наблюдается снижение ФВ у спортсменов в обеих группах. Вероятно, это связано с увеличением резервного объема сердца и является признаком экономизации сердечной деятельности у спортсменов в покое [8]. Из гемореологических показателей наиболее тесную связь с ФВ имел индекс ригидности эритроцитов (r=0,421; р=0,009). Механизм взаимосвязи, вероятно, является опосредованным, так как деформируемость эритроцитов имеет наибольшее значение на уровне тонких капилляров, а не магистральных сосудов. Вместе с тем повышенный уровень артериального давления у "силовиков" может иметь значение в снижении ФВ в этой группе за счет повышенной постнагрузки на сердце [10]. Однако значимых корреляционных связей между ними в этой группе не установлено.

Интересен факт утолщения ЗСЛЖ в группе "сила". Корреляционный анализ в этой группе показал, что ЗСЛЖ положительно коррелировала с САД (r=0,610; р=0,046). Вероятно, повышенное артериальное давление через увеличение постнагрузки на сердце увеличивает напряжение миокарда, активирует процессы синтеза миокардиоцитов и приводит к утолщению сердечной стенки [5, 8].

Вместе с тем следует отметить наличие корреляционных взаимосвязей между КДО левого желудочка и размером правого желудочка, индексированных к площади поверхности тела, с вязкостью крови в общей группе (r=-0,335; r=-0,350; р<0,04). Можно предположить, что повышение текучести цельной крови в группе "выносливость" связано с механизмами увеличения растяжимости миокарда и дилятации полостей желудочков сердца при долговременной адаптации к физическим нагрузкам, возможно, через увеличение преднагрузки на сердце.

Таким образом, можно заключить, что, во-первых, многочисленные и наибольшие изменения в показателях аппарата кровообращения выявлены у спортсменов группы "выносливость", значительно меньше различий по сравнению с контрольной группой было у атлетов группы "сила". Вероятно, это связано с тем, что качество "выносливость" базируется на системе транспорта кислорода, важнейшую роль в которой играет сердечно-сосудистая система. Во-вторых, интегральные показатели аппарата кровообращения: ВК, МОК, ОПСС и артериальное давление - оказались обоюдно взаимосвязаны, характер связей указывает на функционирование в покое ауторегуляторного гомеостатического механизма, направленного на компенсацию отклонений параметров кровообращения. Важной гемореологической особенностью у спортсменов группы "выносливость" является повышенная текучесть крови в покое, определяющая значительный вклад в гемические механизмы оптимизации кровообращения. Для спортсменов силовых видов спорта характерно повышение уровня гематокрита, необходимое для обеспечения кислородного запроса повышенной мышечной массы, при этом параллельное увеличение вязкости крови, вероятно, компенсируется на разных уровнях кровообращения. В-третьих, важнейшими факторами, связанными с выявленными межгрупповыми различиями, были росто-весовые показатели: вес тела, рост и их производные (индекс массы и площадь поверхности тела).

Литература

1. Баевский Р.М. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. - М.: Медицина, 1979. - 295 с.

2. Викулов А.Д. Реологические свойства крови в системе комплексной оценки кровообращения у высококвалифицированных спортсменов //Теория и практика физ. культуры. 1997. № 4, с. 5-8.

3. Викулов А.Д., Мельников А.А., Осетров И.А. Реологические свойства крови у спортсменов //Физиология человека. 2001. Т. 27. № 5, с.124-132.

4. Гайтон А. Физиология кровообращения. Минутный объем сердца и его регуляция. - М.: Медицина, 1963. - 472 с.

5. Дембо А.Г., Земцовский Э.В. Спортивная кардиология. Руководство для врачей. - Л.: Медицина, 1989. - 464 с.

6. Иванов А.П., Гончаров И.Б., Репенкова Л.Г. Изменения реологических показателей крови и гемодинамики в условиях 14-суточной антиортостатической гипокинезии //Косм. биол. и авиа. медицина. 1990. Т. 24, № 4, с. 30-32.

7. Карвальхао А.К.А. Гемостаз и тромбоз /// Патофизиология крови /Под ред. Ф.Дж. Шифман. - М. - СПб.: изд. БИНОМ - Невский Диалект. 2000, с.191-253.

8. Карпман В.Л., Любина Б.Г. Динамика кровообращения у спортсменов. - М.: ФиС, 1982. - 135 с.

9. Козлов В.И., Тупицын И.О. Микроциркуляция при мышечной деятельности. - М.: ФиС., 1982. - 135 с.

10. Морман Д., Хеллер Л. Физиология сердечно-сосудистой системы. - СПб.: Питер, 2000. - 256 с.

11. Яковлев Г.М., Карлов В.А. Типы кровообращения здорового человека: нейрогуморальная регуляция минутного объема кровообращения в условиях покоя //Физиол. человека. 1992, т.18, № 8, с.86-108.

12. Aissa Benhaddad A., Bouix D., Khaled S. et al. Early hemorheologic aspects of overtraining in elite athletes //Clin. Hemorheol. and Microcirc. 1999. V. 20. P. 117-125.

13. Chien S. Effect of shear stress and strain on signal transduction and gene expression in vascular cells //10^th ICB & 3^rd ICH. Pecs. Biorheology. 1999. V. 36. № 1/2. P.15.

14. Dintenfass L. Red cell rigidity, "Tk", and filtration //Clin. Hemorheol. 1985. V. 5. Р. 241-244.

15. Ichioka S., Shibata M., Kamiya A. The effect of increased blood factor on the microvasculature of the skin // Int. Journ. of Microcirc. ClinExper. 1996. V16, № Ѕ. p. 94.

16. Johnson P.C. Differentiating hemorheological adaptations in nature //10^th ICB & 3^rd ICH. Pecs. Biorheology. 1999. V. 36. № 1/2. P. 69.

17. Pearson M.J. and Lipowsky H.H. Leukocyte margination and adhesion in post-capillary venules in response to alterations in fibrinogen concentration, red cell aggregation and shear rate // 10^th ICB & 3^rd ICH. Pecs. Biorheology. 1999. V.36. P. 62.

18. Tuvia S., Moses A., Gulaev N. B-Adrenergic agonists regulate cell membrane fluctuations of human erythrocytes// Journ. Physiol. 1999. V. 516. № 3. P. 781-792.

  На главную    В библиотеку    Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна!