ГЕНДЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТОЛЕРАНТНОСТИ К ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ И РЕАКЦИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

№ 5 - 2014 г.
14.00.00 медицинские и фармацевтические науки
УДК 616-055.1/.2:612.014.47
ГЕНДЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
ТОЛЕРАНТНОСТИ К ФИЗИЧЕСКОЙ
НАГРУЗКЕ И РЕАКЦИИ
ВОССТАНОВЛЕНИЯ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФЕНОМЕНА
ГИСТЕРЕЗИСА
В. Ю. Куликов, Е. Е. Романов, К. А. Кошлич, Г. И. Байкалов, Г. А. Дмитриев
ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава
России (г. Новосибирск)
Обосновываются закономерности влияния гендерных особенностей на характер
восстановительных процессов, регистрируемых с помощью кривой гистерезиса. Данная
кривая отражает нелинейные отношения показателей сердечно-сосудистой системы (АД,
ЧСС), регистрируемых при адаптации к физической нагрузке, с аналогичными
физиологическими константами, оцениваемыми во время процессов восстановления.
С позиции положения о колебательных и нелинейных биологических процессах возможно
создание «фазового портрета», описывающего не только стадию напряжения, связанную
с выполнением максимума внешней работы, но и стадию восстановления, где основным
аттрактором является выполнение максимума внутренней работы, т. е. траектория
возвращения системы в исходное состояние.
Ключевые слова: гистерезис, физическая нагрузка, реакция восстановления, гендерные
особенности.
Куликов Вячеслав Юрьевич — доктор медицинских наук, профессор, заслуженный
деятель науки РФ, заведующий кафедрой нормальной физиологии ГБОУ ВПО
«Новосибирский государственный медицинский университет», рабочий телефон: 8 (383)
225-07-37, e-mail: [email protected]
Романов Евгений Евгеньевич — студент 2-го курса 4 лечебного факультета ГБОУ ВПО
«Новосибирский государственный медицинский университет», e-mail: [email protected]
Кошлич Ксения Александровна — студент 2-го курса лечебного факультета ГБОУ ВПО
«Новосибирский государственный медицинский университет», e-mail: [email protected]
Байкалов Герман Игоревич — студент 2-го курса лечебного факультета ГБОУ ВПО
«Новосибирский государственный медицинский университет», e-mail: [email protected]
Дмитриев Георгий Андреевич — студент 2-го курса лечебный факультет ГБОУ ВПО
«Новосибирский государственный медицинский университет», e-mail: [email protected]
Актуальность исследования. Одним из принципиально важных подходов в оценке
пространственно-временных переходных процессов в биологических системах не только
при состоянии напряжения (например, стрессе либо интенсивной физической нагрузке),
когда реализуется программа выполнения максимума внешней работы, но и процессов
восстановления, где реализуется программа максимума внутренней работы, является
феномен гистерезиса, который позволяет оценить величину соответствующей «платы»
двух разнонаправленных процессов — напряжения и восстановления в рамках единого
гиперцикла [1].
Процессы восстановления организма в первую очередь зависят от его
морфофизиологических особенностей. Естественно, что у мужчин и женщин эти
морфофизиологические качества разные, что и проявляется в различной толерантности
к физической нагрузке. Прежде всего, процент мышечной ткани в организме женщины
ниже, а жировой выше, чем у мужчины, что является одной из причин того, что базовый
уровень основного обмена ниже, чем мужского. Отличия в гормональном фоне, как
и в функционировании ЦНС, обуславливает, как нам представляется, и различные
гендерные особенности адаптации к физической нагрузке, наглядно описываемые
с использованием «петли гистерезиса» [2]. Оценка данного феномена при различных
физиологических состояниях позволяет, по существу, выявить фундаментальные свойства
биологических систем, обусловленных эффективностью баланса между катаи анаболическими процессами в условиях нормы, адаптации и патологии, с вычленением
конкретный траекторий, в основе которых лежат специфические регуляторные контуры,
комбинаторику взаимоотношений между которыми целесообразно использовать как
в клинической, так и теоретической медицине. Такой подход является важным этапом
в осмыслении фундаментальных процессов устойчивого динамического равновесия
в функционировании биологических систем организма и незатухающих колебательных
процессов, которые достигаются наличием точных обратных воздействий [3],
составляющих структуру регуляторных контуров, с «жесткими» и «лабильными» связями.
Цель исследования — оценить гендерные особенности реакции сердечно-сосудистой
системы (ССС) на физическую нагрузку и реакцию восстановления с использованием
феномена гистерезиса.
Материал и методы исследования. Для проведения исследований была рассчитана
величина физической нагрузки для конкретного человека, обладающего определенной
массой тела. При отсутствии велоэргометра простым и достаточно точным способом
дозирования нагрузок является степ-эргометрия, в основу которой положено
восхождение по лестнице (ступеньке). С этой целью предложены одно-, двух-, трехи многоступенчатые тесты. Имеются специальные степ-эргометры с регулируемой
высотой ступенек [4].
За физическую нагрузку в данном исследовании была взята ходьба на степ-платформе
высотой 20 см. Следовательно, величина физической нагрузки определялась временем
выполнения упражнения. В ходе работы измерялись: частота сердечных сокращений
(ЧСС), систолическое (АДс) и диастолическое артериальное давление (АДд) как в ходе
самой нагрузки, так и по её окончанию. Упражнение выполнялось посредством трёх
подходов (время подхода для конкретного человека рассчитывалось по формуле)
с интервалом в 30 секунд, во время которых осуществлялся замер с помощью прибора.
По окончанию третьего подхода в фазе отдыха также производились вышеперечисленные
замеры с аналогичным временным интервалом. Для оценки деятельности вегетативной
нервной системы был применен индекс Кердо. Методом статистической оценки были
выявлены симпато- и ваготоники: 19 ваготоников и 10 симпатотоников.
Таким образом, было обследовано 29 студентов, из них 17 юношей и 12 девушек. Средний
возраст обследованных составил 18 ± 0,12 года. Полученные результаты были
обработаны с использованием пакета статистических программ Statistica 7.0. Анализ
петли гистерезиса при проведении нагрузочной пробы осуществлялся с использованием
программы Advanced Grapher.
Полученные результаты и их обсуждение. В процессе нагрузки у девушек АДд начинает
падать еще во вторую фазу нагрузки, при том что ЧСС продолжает увеличиваться,
в отличие от юношей, у которых ЧСС и АДс закономерно увеличиваются во всех трёх
фазах (рис. 1, 2).
Рис 1. Структура петли гистерезиса, отражающая взаимосвязь между ЧСС и АДд
у юношей и девушек в условиях дозированной физической нагрузки и реакции
восстановления
Полученные данные свидетельствуют о том, что поскольку у девушек ниже ударный
объём сердца, то компенсаторная реакция при нагрузке возникает за счет увеличения
ЧСС, что наглядно видно на рис. 2.
Рис 2. Структура петли гистерезиса, отражающая взаимосвязь между ЧСС и АДс
у юношей и девушек в условиях дозированной физической нагрузки и реакции
восстановления
Действительно, как при физической нагрузке, так и во время реакции восстановления
траектория петли гистерезиса у девушек, в отличие от юношей, формируется
на повышенном фоне ЧСС, в то время как исходные показатели (точки 1) не отличаются
друг от друга. Вполне вероятно, что такие отличия могут быть связаны с повышенной
реактивностью ССС в целом у девушек и с преобладанием у них симпатического отдела
вегетативной нервной системы. Эта закономерность прослеживается и при анализе
взаимодействия между АДс и АДд в обследованных группах (рис. 3).
Рис 3. Структура петли гистерезиса, отражающая взаимосвязь между АДд и АДс
у юношей и девушек в условиях дозированной физической нагрузки и реакции
восстановления
Как видно из представленных на рис. 3 данных, процесс адаптации к физической
нагрузке и реакция восстановления у девушек развиваются, в отличие от юношей,
на повышенном уровне АДд (т. е. увеличенном периферическом сопротивлении), что
логически увязывается с повышенной у них ЧСС.
Таким образом, на основании полученных данных можно высказать несколько основных
положений, связанных с применением феномена гистерезиса в оценке толерантности
к физической нагрузке. Несомненно, что применение петли гистерезиса в оценке
структуры единого гиперцикла: «напряжение — реакция восстановления» позволяет
выявлять различные варианты реактивности ССС и в первую очередь оценить
полноценность реакции восстановления после физической нагрузки, что важно как
в клинической практике, так и в спортивной медицины [5] как объектный визуальный
метод оценки резервных возможностей индивида. Несомненно, что на реактивность ССС
существенное влияние оказывает преобладание симпатического либо
парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. В связи с этим мы оценили
зависимость АДс от ЧСС в смешанной группе у симпато- и ваготоников. У симпатотоников
уже по норме ЧСС достоверно превышает ЧСС у ваготоников, поэтому уже во вторую
фазу нагрузки ЧСС у них достигает высоких значений. В противоположность
им ваготоники достигают этих значений только в третью фазу нагрузки. Однако
у симпатотоников быстрее снижается ударный объем сердца, и в качестве компенсаций
до высоких значений повышается ЧСС. АДд также выше у симпатотоников, что является
следствием большего тонуса периферических сосудов. ЧСС, как уже было сказано,
у ваготоников поднимается до меньших величин, что отражается на направлении
гистерезисной петли.
Таким образом, метод анализа петли гистерезиса позволяет наглядно представить два
варианта адаптации к физической нагрузке с учетом вегетативного баланса индивида,
что имеет принципиально важное значение для спортивной медицины. Один из вариантов,
наименее экономный, выявленный у девушек (симпатотонический), проявляется
в увеличении ЧСС на фоне повышения АДд, в то время как у юношей физическая
нагрузка в первую очередь приводит к увеличению ударного объема и повышению АДс.
Список литературы
1. Абрамцова А В. Использование явления гистерезиса в анализе реактивности тканевого
«микрорайона» кожи в онтогенезе [Электронный ресурс] / А. В. Абрамцова,
В. Ю. Куликов // Медицина и образование в Сибири : электронный научный журнал.
— 2010. — № 4. — Режим доступа : http://ngmu.ru/cozo/mos/article/text_full.php?id=442
2. Перспективы использования феномена гистерезиса в оценке толерантности
к физической нагрузке [Электронный ресурс] / В. Ю. Куликов, Е. Е. Романов, К. А.
Кошлич [и др.] // Медицина и образование в Сибири : сетевое научное издание. — 2014.
— № 3. — Режим доступа : http://ngmu.ru/cozo/mos/article/text_full.php?id=1413
3. Флейшман А. Н. Вариабельность ритма сердца и медленные колебания гемодинамики
нелинейные феномены в клинической практике / А. Н. Флейшман. — Новосибирск :
Изд-во СО РАН, 2009. — 194 с.
4. Методы исследования и фармакологической коррекции физической работоспособности
человека / Под ред. академика РАН И. Б. Ушакова. — М. : Медицина, 2007.
5. Смирнов М. Р. Биоэнергетика спорта / М. Р. Смирнов. — Новосибирск : Новосибирское
книжное издательство, 2004. — 304 с.
GENDER FEATURES OF TOLERANCE
TO PHYSICAL ACTIVITY AND REACTION
OF RECOVERY WITH USAGE
OF HYSTERESIS PHENOMENON
V. Y. Kulikov, E. E. Romanov, K. A. Koshlich, G. I. Baykalov, G. A. Dmitriyev
SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health» (c. Novosibirsk)
Regularities of influence of gender features on nature of the recovery processes registered
by means of hysteresis curve are proved. This curve reflects the nonlinear relations of the
indicators of cardiovascular system (BP, FHC) registered in case of adaptation to physical
activity with the similar physiological constants estimated at the time of recovery processes.
From the perspective of a regulations on oscillatory and nonlinear biological processes
it is possible to create of the «phase portrait» describing not only the stage of tension
connected with accomplishment of a maximum of external work, but also a recovery stage
where the main attractor is accomplishment of maximum of internal work, i.e. a trajectory
of return of system to initial condition.
Keywords: hysteresis, physical activity, recovery reaction, gender features.
About authors:
Kulikov Vyacheslav Yuryevich — doctor of medical science, professor, honored scientist
of the RF, head of normal physiology chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University
of Ministry of Health», office phone: 8 (383) 225-07-37, e-mail: [email protected]
Romanov Evgeny Evgenyevich — student of the 2nd course of medical faculty at SBEI HPE
«Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», e-mail: [email protected]
Koshlich Ksenia Aleksandrovna — student of the 2nd course of medical faculty at SBEI HPE
«Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», e-mail: [email protected]
Baykalov Herman Igorevich — student of the 2nd course of medical faculty at SBEI HPE
«Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», e-mail: [email protected]
Dmitriyev Georgy Andreevich — student of the 2nd course of medical faculty at SBEI HPE
«Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», e-mail: [email protected]
List of the Literature:
1. Abramtzeva A V. Use of hysteresis phenomenon in the analysis of reactivity of fabric
«residential district» of skin in ontogenesis [electronic resource] / A. V. Abramtsova,
V. Y. Kulikov // Medicine and education in Siberia: electronic scientific magazine. — 2010.
— № 4. — Access mode: http://ngmu.ru/cozo/mos/article/text_full.php? id=442
2. Prospects of using the hysteresis phenomenon in tolerance assessment to physical activity
[electronic resource] / V. Y. Kulikov, E. E. Romanov, K. A. Koshlich [etc.] // Medicine and
education in Siberia: network scientific publication. — 2014. — № 3. — Access mode:
http://ngmu.ru/cozo/mos/article/text_full.php? id=1413
3. Flaishman A. N. Variability of cardiac rhythm and slow fluctuations of haemodynamics
nonlinear phenomena in clinical practice / A. N. Flaishman. — Novosibirsk: Publishing house
of the Siberian Branch of the Russian Academy of Science, 2009. — 194 P.
4. Methods of research and pharmacological correction of physical efficiency of the person /
Under the editorship of the academician of the Russian Academy of Sciences I. B. Ushakov.
— M.: Medicine, 2007.
5. Smirnov M. R. Bioenergetics of sport / Masculine Smirnov. — Novosibirsk: Novosibirsk book
publishing house, 2004. — 304 P.