ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАКЦИИ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ ТРЕНИРОВАННЫХ ИНЕТРЕНИРОВАННЫХ ЛИЦ ПРИ СОЧЕТАННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ГИПОКСИИ И ГИПЕРКАПНИИ

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1 Понятие гипоксии 7
1.1.1 Классификация гипоксии 7
1.1.2 Действие гипоксии на организм 10
1.1.3 Адаптация к гипоксии 13
1.1.4 Система дыхания при воздействии гипоксии 17
1.1.5 Влияние гипоксии на вариабельность сердечного ритма 19
1.2 Понятие гиперкапнии 20
1.2.1 Положительное действие углекислого газа на организм 21
1.3 Сочетанное действие гипоксии и гиперкапнии на организм 23
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 26
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 26
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 29
3.1 Оценка состояния сердечно-сосудистой системы 29
3.1.1 Влияние гипоксии-гиперкапнии на показатели вариации сердечного ритма (вариационный размах и мода) 32
3.1.2 Влияние гипоксии-гиперкапнии на показатели ударного и минутного объема крови 34
3.2 Регуляция напряженности функциональных систем организма 36
3.3 Оценка состояния системы внешнего дыхания газообмена 36
ВЫВОДЫ 42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 43

ВВЕДЕНИЕ

Известно, что функциональные резервы организма представляют собой потенциальную способность обеспечивать жизнедеятельность в необычных или экстремальных условиях, а также совокупность информационных, энергетических и метаболических ресурсов, которые постоянно расходуются на поддержание равновесия между организмом и окружающей средой [Абдрашитова с соавт., 2002].
Проблема повышения физической работоспособности и функциональных резервов организма является одной из актуальных в современной спортивной тренировке и восстановительной медицине.
В современных условиях данная проблема часто решается применением сильнодействующих фармакологических препаратов, нередко обладающих побочными эффектами на организм [Сапов с соавт., 1984].
...

1.1 Понятие гипоксии

Один из важнейших элементов гомеостаза высших животных и чело- века - кислородный гомеостаз. Сущность его - создание и поддержание эволюционно закрепленного оптимального уровня напряжения кислорода в структурах, обеспечивающих освобождение энергии и его утилизацию.
Кислородный гомеостаз создается и поддерживается деятельностью системы обеспечения организма кислородом, включающей внешнее дыхание, кровообращение, кровь, тканевое дыхание, нейрогуморальные регуляторные механизмы.
В нормальных условиях эффективность биологического окисления, соответствует функциональной активности органов и тканей. При нарушении этого соответствия возникает состояние энергетического дефицита, приводящее к разнообразным нарушениям [Николаев с соавт., 2008]. Недостаточное энергетическое обеспечение процессов жизнедеятельности и лежит в основе состояния, называемого терминами «гипоксия»,
«гипоксемия», «аноксия».
...

1.1.1 Классификация гипоксии

В соответствии с общепринятыми классическими описаниями происхождения и классификации гипоксических состояний различают гипоксию экзогенного и эндогенного характера [Чеснокова, 2004].
Гипоксия экзогенного характера может возникать как следствие уменьшения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе при нормальном общем барометрическом давлении (нормобарическая гипоксия) и при общем снижении барометрического давления (гипобарическая гипоксия) [Косолапов В.А., 1994]. Патогенетической основой развития гипоксии экзогенного типа является артериальная гипоксемия или же гипокапния, развивающаяся в результате гипервентиляции легких, приводящая к нарушениям кислотно-основного состояния и развитию алкалоза.
Для оценки закономерностей развития метаболических сдвигов при различных патологиях более важны представления о современных принципах классификации гипоксии эндогенного типа.
...

1.1.2 Действие гипоксии на организм

С умеренной гипоксией человек встречается еще во внутриутробном периоде. Периодически дефицит кислорода сопровождает человека и в повседневной жизни; он возможен во сне, при физической нагрузке, при многих заболеваниях, и в процессе эволюции живые организмы выработали достаточно мощные механизмы приспособления, направленные на поддержание биологического окисления в неблагоприятных условиях.
При действии гипоксического фактора первые изменения в организме связаны с включением реакций, направленных на сохранение гомеостаза [Клаучек с соавт., 2010].
...

1.1.3 Адаптация к гипоксии

Конструктивное действие гипоксии проявляется в результате адаптации к гипоксии. Основную роль в адаптации играют рефлекторные физиологические реакции, направленные на поддержание скорости поэтапной доставки кислорода. Центральное место занимают дыхательная и сердечнососудистая системы, аппарат кроветворения. Одной из первых реакций на действие пониженного содержания кислорода во вдыхаемом
воздухе являются гипервентиляция и возрастание минутного объема дыхания [Борисенко с соавт., 2010].
Адаптация к длительному действию гипоксии осуществляется механизмами, действующими на всех уровнях функционирования организма: ускоряется трансляция и транскрипция генов синтеза эритропоэтина, миогемоглобина, белков дыхательных ферментов митохондрий, активизируются субклеточный, тканевой, органный уровни адаптации, в результате чего осуществляется адаптация целостного организма [Колчинская с соавт., 2003].
...

1.1.4 Система дыхания при воздействии гипоксии

Гипоксия является одним из важнейших факторов, определяющих жизнеспособность организма при патологических процессах, а также при воздействии измененной газовой среды. Как известно, компенсация недостатка кислорода осуществляется в первую очередь за счет основных газотранспортных систем – дыхательной и сердечно-сосудистой [Колчинская, 1991].
Реакция системы дыхания на гипоксию зависит от продолжительности и скорости нарастания гипоксического воздействия, степени потребления кислорода (покой и физическая нагрузка), индивидуальных особенностей организма и совокупности генетически обусловленных свойств и наследственных морфофункциональных признаков.
...

1.1.5 Влияние гипоксии на вариабельность сердечного ритма

Реакция на гипоксию захватывает вегетативную нервную систему, активно участвующую в регуляции сердечного ритма. Имеется целый ряд экспериментальных исследований, подтверждающих изменения вариабельности сердечного ритма (ВСР) при воздействии гипоксии.
Эффект акклиматизации к высокогорью оценивался R. Pеrini и соавт., показавшими, что на высоте более 5000 м над уровнем моря происходит значимое снижение мощности быстрых волн (HF) и увеличение отношения медленных волн к быстрым (LF/HF) в положении обследуемого на спине, значимых изменений этих параметров в положении сидя не наблюдалось. При этом выявлено повышение частоты пика HF с 0,25 до 0,32 Гц. Акклиматизация к гипоксии (на высоте около 2000 м 10 дней, затем на высоте около 5000 м в течение месяца) не приводила к восстановлению параметров вариабельности сердечного ритма, характерных для уровня моря.
...

1.2 Понятие гиперкапнии

Гиперкапния – состояние организма, при котором наблюдается повышенное содержание в артериальной крови и тканях человека углекислого газа.
Гиперкапния на каждого человека влияет по-разному. Также в расчет берется степень продолжительности действия такого состояния, из-за чего возрастает концентрация в крови человека углекислого газа. Если наблюдается увеличение гиперкапнии, то происходят серьезные сдвиги в физическом и химическом составе внутренней среды человека, в обменных процессах. Могут нарушаться отдельные физиологические процессы. Так как в крови увеличивается количество углекислоты, то возникает ацидоз – повышенная кислотность внутренней среды, который дополняется ацидозом метаболическим, ибо в условиях кислородного голодания организма в его тканях и крови накапливаются недоокисленные продукты клеточного обмена. Нарушение кислотно-щелочного состояния в сторону ацидоза усугубляет дефицит кислорода в крови и тканях [Медицинская энциклопедия, 2013].
...

1.2.1 Положительное действие углекислого газа на организм

Углекислый газ (СО2) до определенной концентрации способствует более полному усвоению кислорода (О2) организмом. Этот предел равен 8%. С повышением содержания СО2 до 8% происходит повышение усвоения О2, а затем с еще большим повышением содержания СО2 усвоение О2 начинает падать. В настоящее время в медицинской практике используют кислород с добавлением углекислого газа порядка 3-4%. В настоящее время
разрабатываются высокоэффективные методы лечения с использованием углекислого газа.
Ограничение потерь СО2, так же как и ограничение поступления О2 извне достигается применением упражнений, ограничивающих внешнее дыхание, включая задержки дыхания. При выполнении таких упражнений мы создаем в организме гипоксию — недостаток кислорода, и гиперкапнию — избыток углекислого газа. Надо заметить, что даже при самых длительных задержках дыхания содержание СО2 в альвеолярном воздухе не превышает 7%. [Буланов,1993].
...

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2 Материалы и методы исследования

В исследовании приняло участие 20 тренированных (спортсмены- пловцы, спортивная квалификация КМС и МС в возрасте 20 лет) и 20 нетренированных (в возрасте 21 года) лиц. Исследование проводилось в три этапа: измерение показателей кардиореспираторной системы в норме, непосредственно при сочетанном воздействии гипоксии-гиперкапнии и после воздействия.
Для создания условий гипоксии-гиперкапнии использовался комплекс
«Самоздрав» - капникатор – устройство для формирования активной дыхательной среды, отличающейся от атмосферы немного пониженным содержанием кислорода и повышенным содержанием углекислого газа.
Для изучения функционального состояния внешнего дыхания у обследуемых студентов был использован метод спирометрии. Спирометрия используется для качественной и количественной оценки измерений функционального состояния легких.
...

3.1 Оценка состояния сердечно-сосудистой системы

Результаты исследования показали, что после действия гипоксии- гиперкапнии как у обычных студентов, так и у пловцов произошло снижение систолического артериального давления (АД сист) с 116,3±1,8 до 112,1±1,7 мм.рт.ст. и с 123,7±2,1 до 114,8±2,1 мм.рт.ст. и соответственно (рисунок 1). Диастолическое артериальное давление (АД диас) снизилось с 67,1±1,6 до 62±2 мм.рт.ст. у спортсменов и с 75,4±1,6 до 73,6±1,5 мм.рт.ст. у студентов (рисунок 2). Это связано с делатирующим действием углекислого газа в процессе воздействия гипоксии-гиперкапнии. Увеличение концентрации углекислого газа вызывает расширение сосудов и, таким образом, уменьшение артериального давления [Ходжаев, 2010]. В период восстановления у тренированных лиц по сравнению с нетренированными произошло достоверное снижение АД диас, что связано со снижением периферического сопротивления сосудов (рисунок 3) и доказывает, что сосудистые реакции у спортсменов более выражены.
...

3.1.2 Влияние гипоксии-гиперкапнии на показатели ударного и минутного объема крови
Как у студентов, так и у пловцов во время дыхания смесью с пониженным содержанием кислорода и повышенным сорержанием углекислого газа показатель ударного объема крови (УОК) практически не изменился, но имел тенденцию к увеличению у спортсменов (рисунок 7).

Рисунок - 7. Изменение ударного объема крови
По оси абсцисс обозначено обследование людей в исходном состоянии, во время пробы и после сочетанного воздействия гипоксии-гиперкапнии; по
оси ординат обозначен УОК, * р˃0,05.

В течение пробы минутный объем кровотока (МОК) у студентов практически не изменился, у спортсменов же показатель увеличился с 4292±203 мл до 4736±216 мл (p<0.05) (рисунок 8), что говорит о приспособительных реакциях организма.

Рисунок - 8.
...

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


1) Абдрашитова, Н.Ф. Экология и здоровье [Текст] / Н.А. Агаджанян, М.В. Поляков. - Уфа: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2002. - 150 с.
2) Агаджанян, Н.А. Адаптация и резервы организма [Текст] / Н.А. Агаджанян. - М.: ФиС, 1983. - 176 с.
3) Агаджанян, Н.А. Функции организма в условиях гипоксии и гиперкапнии [Текст] / Н.А. Агаджанян. - М.: Медицина, 1986. - 270 с.
4) Агаджанян, Н. А. Оценка функционального состояния организма в условиях измененной газовой среды [Текст] / Н.А. Агаджанян, Н.П. Красников // Теория и практика физической культуры.- 1985.- 3.- 19—21с.
5) Агаджанян, Н. А. Человек в условиях гипокапнии и гиперкапнии [Текст] / Н.А. Агаджанян, И.Н. Полунин, В.К. Степанов. - М.: Изд-во АГМА, 2001.
6) Агаджанян, Н. А., Функции организма в условиях гипоксии и гиперкапнии [Текст] / Н.А. Агаджанян, А.И. Елфимов. - М.: Медицина, 1986.
7) Агаджанян, H.A. Организм и газовая среда обитания [Текст] / Н.А. Агаджанян. - М: Медицина, 1972. - 248 с.
8) Барбашова, З.И. Динамика повышения резистентности организма и адаптивных реакций на клеточном уровне в процессе адаптации к гипоксии [Текст] / З.И. Барбашова // Успехи физиологических наук. - 1970. - Т. 8(3). - С. 70-81.
9) Березовский, В.А. Гипоксия и индивидуальные способности реактивности [Текст] / В.А. Березовский. - Киев, 1978. - 214 с.
10) Борисенко, Н.С. Реакции дыхательной системы человека на нормобарическую гипоксическую гипоксию [Текст] / Н.С. Борисенко, А.С. Головина А.С., В.Н. Голубев // Вестник Российской Военно- медицинской Академии. – 2010. - 1(29). - С. 117-121.

11) Бреслав, И. С. Физиология дыхания [Текст] / И.С. Бреслав, Л.А. Брянцева. - СПб: Наука, 1994. - 680 с.
12) Буланов, Ю.Б. Гипоксическая Тренировка-путь к здоровью и долголетию [Текст] / Ю.Б. Буланов // Тверская медицина. - 1993. - 99 с.
13) Воложина, А.И. Патологическая физиология [Текст] / А.И. Воложина, Г.П. Порядина. Т. 2. - М.: МЕДпресс, 2000. - 527 с.
14) Газенко, О.Г. Индивидуальные особенности реакции дыхания при произвольной гипервентиляции [Текст] / О.Г. Газенко, В.Б. Малкин, Е.П.Гора // Физиология человека. - 1981. - Т.7. - № 1. - С.98- 105.
15) Гopaнчyк, В.В. Гипокситерапия [Текст] / В.В. Гopaнчyк, Н.И. Сапова, А.О. Иванов. - СПб: ООО «ОЛБИ-СПБ», 2003. - 536 с.
16) Горанчук, В.В. Механизмы развития экстремальных состояний при гипоксической гипоксии и гипертермии [Текст]: Дис. д-ра мед.наук. / В.В. Горанчук; М.: 1998. - 405 с.
17) Грошилин, С.М. Влияние тренировок к гипоксии-гиперкапнии на состояние системы внешнего дыхания у здоровых лиц [Текст] / С.М. Грошилин // Военно-медицинский журнал. - 2005. - T.36. - №11. - С. 46- 49.
18) Довгуша, В.В. Введение в военную экологию [Текст] / В.В.Довгуша, И.Д. Кудрин, М.Н. Тихонов. - М.: Изд-во МО РФ, 1986.- 495 с.
19) Зайчик, А.Ш. Основы общей патологии. Часть 2. [Текст] / А.Ш. Зайчик, Л.П. Чурилов. – СПб.: ЭЛБИ, 2000. - 687с.
20) Иванов, A.О. Клинико-физиологическое обоснование использования нормобарической гипоксии для улучшения здоровья и профессиональной работоспособности военнослужащих [Текст] : Автореф. дис. д-ра мед. Наук / А.О. Иванов. - СПб., 2000. - 44 с.
21) Караш, Ю.М. Нормобарическая гипоксия в лечении, профилактике и реабилитации [Текст] / Ю.М. Караш, Р.Б. Стрелков, А.Я. Чижов. - М.: 1988. - 351 с.

22) Клаучек, С.В. Физиология дыхания: Методическое пособие [Текст] / С.В. Клаучек, Е.В. Лифанова - Волгоград: Изд-во Волгоградского медицинского университета, 2010. - 88 с.
23) Колчинская, А.З. Гипоксическая гиплоксия, гипоксия нагрузки: повреждающий и конструктивный эффекты [Текст] / А.З. Колчинская // Hypoxia Mеd. – 1993. - № 3. - С. 8.
24) Колчинская, А. З. Нормобарическая интервальная гипоксическая тренировка в медицине и спорте [Текст] / А.З. Колчинская, Т.Н. Цыганова, Л.А. Остапенко. М., Медицина, 2003. - 408 с.
25) Колчинская, А.З. Кислород, физическое состояние, работоспособность [Текст] / – Киев: Наукова думка, 1991. – 206 с.
26) Колчинская, А.З. Дыхание при гипоксии [Текст] / А.З. Колчинская // Физиология дыхания. - СПб: Наука, 1994. - С.589-624.
27) Косолапов, В.А. Антигипоксанты и актопротекторы: итоги и перспективы [Текст] / В.А. Косолапов, А.А. Спасов, О.В. Островский. // М: 1994. - Вып. 1. - С. 48.
28) Литвицкий, П.Ф. Патофизиология [Текст] / П.Ф. Литвицкий. - М.: Геотар, - 2003. - 752 с.
29) Лапкин, В.З. Свободнорадикальные процессы в норме и при патологических состояниях [Текст] / В.З. Лапкин, А.К. Тихадзе, Ю.Н. Беленков. - М.: 2001. - 78с.
30) Маршак, М.Я. Физиологическое значение углекислоты [Текст] / М.Я. Маршак. - М.: Медицина, 1969. - 144 с.
31) Меерсон, Ф.З. Общий механизм адаптации и профилактики [Текст] / Ф.З. Меерсон. - М.: Медицина, 1973. - 360 с.
32) Николаев, С.Б. Состояние энергетического гомеостаза гепатоцитов в условиях острой ишемии печени [Текст] / С. Б. Николаев, Н.А. Быстрова, О.Б. Николаева // Успехи современного естествознания. – 2008. – № 2 – С. 109-109.

33) Овчинников, Б.В. Коррекция функциональных состояний [Текст] / Б.В. Овчинников // Актуальные проблемы физиологии военного труда. — СПб: 1992. - С. 141-157.
34) Пономаренко, Г.Н. Основы физиотерапии [Текст] / - СПб.: Медицина, 1998. - 202 с.
35) Пупковская, О.А. Применение интервальной гипобарической тренировки для повышения физической работоспособности спортсменов циклических видов спорта [Текст] / О.А. Пупковская, А.Г. Николаева // Вестник ВГМУ.- 2008. - т.7.- № 3. – С. 29-32.
36) Рябцев, С.М. Исследование влияния краткосрочной высокогорной реакции на показатели дыхательной системы отдыхающих [Текст] / С.М. Рябцев // Науч. Журн. Фундаментальные исследования. - 2007. - № 5 - С. 90-92.
37) Сапов, И.А. Неспецифические механизмы адаптации человека [Текст] / И.А. Сапов, В.С. Новиков. - Л.: Наука, 1984. - 146 с.
38) Сверчкова, B.C. Гипоксия-гиперкапния и функциональные возможности организма [Текст] / В.С. Сверчкова. - Алма-Ата: Наука, 1985. - 176 с.
39) Солодкова, А.С. Руководство к практическим занятиям по физиологии человека / А.С. Солодкова . // М.: Советский спорт, 2006. - 192 с.
40) Сороко, С.И. Комплексное многопараметрическое исследование системных реакций организма человека при дозированном гипоксическом воздействии [Текст] / С.И. Сороко, Э.А. Бурых, С.С. Бекшаев. // Физиология человека . - 2005. – Том 31. - №5. - С. 88-109.
41) Чеснокова, Н.П. Типовые патологические процессы [Текст] / Н.П. Чеснокова. - Саратов: Изд-во Саратовского медицинского университета, 2004. - 400 с.
42) Шевченко, Ю.Л. Использование нормобарической гипокситерапии в комплексном лечении у больных кардиохирургического профиля [Текст]

/ Ю.Л. Шевченко, Л.А. Новиков, В.В. Горанчук // Настоящее и будущее анестезиологии и реаниматологии. - 2002. - С. 120.
43) Большой медицинский справочник / Гипоксия [Электронный ресурс]. – 2013. - Режим доступа: http://www.mеgamеdportal.ru.
44) Медицинская энциклопедия / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.mеdical-еnc.ru.
45) База знаний / Классификация гипоксий. Характеристика отдельных типов гипоксий [Электронный ресурс].– Режим доступа: http://allbеst.ru.
46) Levy, M.N. Sympathetic-parasympathetic interactions in the heart [Text] / M.N. Levy // Circ Res.- 1971.- V. 29.- P. 437-45.
47) Yamamoto, Y. Coarse-graining spectral analysis: new method for studding heart rate variability [Text] / Y. Yamamoto, R.L. Hughson // Appl Physiol.- 1991.- V.71.- P. 1143-50.
48) Bernardi L. Evidence for an intrinsic mechanism regulating heart rate variability in the transplanted and the intact heart during submaximal dynamic exercise? [Text] / L. Bernardi. , F. Salvucci, R. Suardi et al. // Cardiovasc Res.- 1990.- V. 24.- P. 969-81.