Автореферат диссертации - Смоленской государственной
реклама
На правах рукописи АВЕРЬЯНОВ Михаил Александрович ОСОБЕННОСТИ МИКРОГЕМОЦИРКУЛЯЦИИ И ТРАНСПОРТА КИСЛОРОДА У СПОРТСМЕНОВ АЦИКЛИЧЕСКИХ ВИДОВ СПОРТА И ВОЗМОЖНОСТИ ИХ КОРРЕКЦИИ АДАПТОГЕНАМИ ПРИРОДНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ 03.03.01 – физиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Смоленск 2015 2 Работа выполнена на кафедре биологических дисциплин ФГБОУ ВПО «Смоленская государственная академия физической культуры, спорта и туризма» Научный руководитель: доктор биологических наук, доцент Литвин Федор Борисович Официальные оппоненты: Сентябрев Николай Николаевич, доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры физиологии ФГБОУ ВПО «Волгоградская государственная академия физической культуры»; Викулов Александр Демьянович, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой теории физической культуры ФГБОУ ВПО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д Ушинского» Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Национальный государственный университет физической культуры, спорта и здоровья имени П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург». Защита состоится « 26 » марта 2015 г. в 11.30 часов на заседании диссертационного совета Д311.008.01 в Смоленской государственной академии физической культуры, спорта и туризма по адресу: 214018, г. Смоленск, проспект Гагарина, 23, зал ученого совета. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Смоленской государственной академии физической культуры, спорта и туризма и на сайте www.sgafkst.ru Автореферат разослан «______» _________ 2015 г. Ученый секретарь диссертационного совета кандидат педагогических наук, доцент А.И. Павлов 3 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования. Система микроциркуляции является ключевым звеном, призванным обеспечивать основную функцию сердечнососудистой системы – транскапиллярный обмен (Козлов В.И. Развитие системы микроциркуляции. М.:РУДН, 2012. 314с.; Johonson P.C. et.al. Overview of the microcirculation // Handbook of physiology microcirculation. Amsterdam. Tokyo, 2008. P.11-24; Pries A.R. et.al. Blood flow in microvascular networks // Handbook of physiology microcirculation. Amsterdam. Tokyo, 2008. P.3-36). Успешное построение тренировочной и соревновательной деятельности спортсменов невозможно без учета состояния системы микроциркуляции, которая является единственным звеном по обеспечению клеток рабочих органов пластическим и энергетическим материалом. Адекватность транскапиллярного обмена в первую очередь определяется состоянием капиллярного русла. Оценка функционирования капилляров выполняется по его морфологическим, гемодинамическим и реологическим характеристикам (Федорович А.А. Неинвазивная оценка вазомоторной и метаболической функции микрососудистого эндотелия в коже человека // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2013. №2(46). С. 15–25). Успешность диффузии и осмоса жидких и газообразных веществ обеспечивается функцией эндотелия (Петрищев Н.Н. Дисфункция эндотелия. Причины, механизмы, фармакологическая коррекция. СПб.: Изд–во СПбГМУ, 2003. С. 4–38). Система микроциркуляции является первым звеном, которое вовлекается в патологический процесс при различных экстремальных ситуациях [Козлов В.И. Развитие системы микроциркуляции. 314с.). Одной из разновидностей экстремального состояния являются предельные или околопредельные физические нагрузки в большом спорте. Для достижения высоких спортивных результатов ведется постоянный поиск различных средств и методов расширения физиологических резервов организма, повышения адаптационного потенциала, ускоренного восстановления функционального состояния. Традиционно в спорте используются синтетические фармпрепараты различного спектра воздействия. Немалая часть фармпрепаратов отрицательно влияет на работу органов и систем, снижая уровень здоровья и укорачивая спортивное долголетие спортсменов [Сейфулла Р.Д., Орджоникидзе З.Г., Рожкова Е.А. Свободнорадикальный синдром у спортсменов. М.: Глобус Континенталь, 2011. 159 с.). В этой связи альтернативными средствами для повышения мобилизационных способностей системы микроциркуляцию по обеспечению обмена веществ и энергии смогут выступать биостимуляторы, актопротекторы и адаптогены природного происхождения. Известность и признание получают биологически активные добавки и продукты 4 спортивного питания, приготовленные на основе лекарственных трав, продуктов пчеловодства и животноводства. Вместе с тем, работ, посвященных изучению влияния природных адаптогенов, актопротекторов и биостимуляторов на систему микроциркуляции и транспорт кислорода организма спортсмена, нами практически не обнаружено. Поиск путей оптимизации энергетического и пластического обмена на уровне системы микроциркуляции позволит спортсменам достичь более высоких спортивных результатов при одновременном сохранении спортивного долголетия. Все изложенное объективизирует и расширяет область исследования в данном направлении. Цель исследования. Определить особенности микрогемоциркуляции и транспорта кислорода у спортсменов ациклических видов спорта и возможности их коррекции адаптогенами природного происхождения. Объект исследования. Тканевой кровоток и транспорт кислорода в системе микроциркуляции у спортсменов ациклических видов спорта. Предмет исследования. Влияние систематических физических нагрузок на микрогемодинамику, механизмы регуляции и транспорт кислорода в системе микроциркуляции спортсменов ациклических видов спорта и способы их коррекции адаптогенами и биостимуляторами природного происхождения. Гипотеза исследования. Предполагалось, что изученные характеристики состояния микроциркуляции и транспорта кислорода могут служить эффективными критериями оценки функционального состояния организма и позволят персонифицировать и объективизировать объем и мощность физических нагрузок спортсменов, а применение актопротекторов и адаптогенов природного происхождения окажет корригирующее влияние на расширение функциональных возможностей. Задачи исследования: 1. Провести комплексное изучение с использованием компьютерной капилляроскопии и лазерной допплеровской флоуметрии системы микроциркуляции и транспорта кислорода у спортсменов ациклических видов спорта. 2. Выявить индивидуальные особенности реакции обменного звена системы микроциркуляции на дозированную физическую нагрузку. 3. Определить реактивность капиллярного русла при фармакологическом воздействии на систему микроциркуляции. 4. Выявить у волейболистов особенности реакции системы микроциркуляции на воздействие женьшеня и лимонника китайского. 5. Изучить динамику показателей функционального состояния системы микроциркуляции и транспорта кислорода у дзюдоистов под влиянием апипродукта «Билар». 5 Научная новизна полученных результатов. Впервые исследована система микрогемоциркуляции у спортсменов ациклических видов спорта: - показано, что у высококвалифицированных дзюдоистов в ответ на физическую нагрузку максимальной интенсивности, наиболее глубокие изменения затрагивают гемодинамические и реологические характеристики капиллярного русла; - изучены индивидуальные особенности реакции капиллярного русла высококвалифицированных спортсменов на дозированную физическую нагрузку. Выявлен ряд морфологических, гемодинамических и реологических изменений в системе микроциркуляции - предикторов нарушений в обменном звене; - выявлены особенности реагирования системы микроциркуляции спортсменов ациклических видов спорта при воздействии адаптогенов природного происхождения; - впервые показано, что прием лимонника китайского и женьшеня повышает уровень перфузии в системе микроциркуляции, реактивность микрососудов и утилизацию кислорода из крови в ткани у волейболистов; - выявлено повышенная утилизация кислорода из крови в ткани и его активное участие в окислительно-восстановительных реакциях при трехнедельном приеме апипродукта «Билар» у дзюдоистов; - новым является физиологически обоснованный комплексный подход с использованием компьютерной капилляроскопии и лазерной допплеровской флоуметрии для оценки функционального состояния системы микроциркуляции. Теоретическая значимость. Получены новые данные о состоянии системы микроциркуляции у спортсменов ациклических видов спорта, которые в значительной степени предопределяют теоретическую базу для дальнейших научных исследований в области спортивной физиологии. Использование метода компьютерной капилляроскопии при персонифицированном подходе к оценке функционирования капиллярного звена системы микроциркуляции у спортсменов высшего уровня мастерства расширяет возможности по определению физиологических границ адаптивных процессов и позволяет выявить начальные нарушения транскапиллярного обмена. Показано, что в состоянии относительного покоя природные адаптогены способствуют повышению экономичности в работе системы микроциркуляции, тогда как при физических нагрузках расширяют ее функциональные возможности, увеличивая доставку кислорода к рабочим органам. Практическая значимость. Комплексное применение компьютерной капилляроскопии в совокупности с лазерной допплеровской флоуметрией создает практическую базу для разработки персонифицированных комплексов медико-биологических и психолого-педагогических мероприятий, направленных на оптимизацию спортивной и тренировочной 6 деятельности. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости учета морфологических, гемодинамических и реологических показателей при построении тренировочного процесса и отборе спортсменов для участия в соревнованиях Результаты выполненного исследования углубляют и дополняют представления о биологической ценности природных препаратов. Научно обоснованы показания к использованию адаптогенов для улучшения поставок кислорода к рабочим клеткам тканей. Изученные адаптогены растительного и животного происхождения могут быть рекомендованы для включения в состав спортивного питания. Основные положения, выносимые на защиту: 1. Применение современных методов исследования системы микроциркуляции показало, что в результате тренировочных и соревновательных нагрузок в ациклических видах спорта формируются механизмы, направленные на улучшение экономичности в работе, повышение чувствительности сосудов микроциркуляторного русла к физическим нагрузкам и совершенствование механизмов регуляции тканевого кровотока. 2. При систематических занятиях борьбой дзюдо изменения морфологических, гемодинамических и реологических характеристик капиллярного звена направлены на улучшение его функционирования в покое и расширение адаптивных возможностей при физических нагрузках. Высокая вариабельность неосцилляторных и осцилляторных показателей системы микроциркуляции предполагает проведение постоянного мониторинга уровня функционирования системы микроциркуляции в сочетании с учетом индивидуальных особенностей микроциркуляторного русла, что обеспечит достижение максимально высоких результатов в спорте. 3. Применение фармпрепаратов у дзюдоистов изменяет интенсивность микрокровотока, повышает реактивность микрососудов, в основе которых лежит работа активных и пассивных механизмов регуляции микроциркуляции. 4. У спортсменов высокого класса при систематических околопредельных нагрузках маркерами нарушений в системе микроциркуляции являются: плотность и форма капилляров, соотношение диаметров разных отделов капилляра, линейная и объемная скорости кровотока, ускорение капиллярного кровотока, величина перикапиллярной зоны, зернистость и наличие агрегатов форменных элементов крови. 5. Курсовое применение адаптогенов растительного и животного происхождения усиливает перфузию, оказывает вазодилататорный эффект на микрососуды, облегчает диффузию кислорода из крови в ткани. Личный вклад соискателя. Диссертантом лично обоснован выбор методик для научного исследования, аргументировано доказана целесообразность использования спортсменами биостимуляторов растительного и животного происхождения с целью повышения 7 функциональных возможностей организма при физических нагрузках и в восстановительный период. Соискатель лично провел весь объем инструментальных исследований, обработку полученных результатов, сформировал базу данных, выполнил их статистический анализ и обобщение. Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на IV Всероссийской научной конференции с международным участием «Микроциркуляция в клинической практике» (Москва, 2012); на II Международной научно-практической конференции «Современные средства повышения физической работоспособности спортсменов» (Смоленск, 2012); на I Международной заочной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития физической культуры и спорта в современных условиях» (Брянск, 2012); на IX Международной конференции «Микроциркуляция и гемореология» (Ярославль, 2013); на конференции молодых ученых СГАФКСТ (Смоленск, 2014). Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 145 страниц состоит из введения, четырех глав, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Текст диссертации содержит 9 таблиц и 31 рисунок. Список литературы включает 207 источников, из них 55 - зарубежных авторов. ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Исследование проводилось на базе детско-юношеских спортивных школ Брянской и Смоленской областей, Брянского филиала Национального государственного университета физической культуры, спорта и здоровья имени П.Ф. Лесгафта, Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского, Смоленской государственной академии физической культуры, спорта и туризма. Всего обследовано 180 спортсменов, занимающихся борьбой дзюдо и волейболом, женского и мужского пола, в возрасте 17 - 25 лет. Уровень спортивного мастерства от 2 разряда до КМС. Состояние капиллярного русла системы микроциркуляции изучали методом компьютерной капилляроскопии у 10 спортсменов – мастеров спорта женского пола, занимающихся борьбой дзюдо. Оценку капилляров проводили в покое и после дозированной физической нагрузки на велоэргометре «Kettler FX1» при мощности 2 вт/кг с максимальной скоростью вращения педалей на протяжении 30 секунд. Изучение особенностей системы микроциркуляции при курсовом влиянии биостимуляторов природного происхождения выполняли на группах спортсменов мужского пола, занимающихся борьбой дзюдо и волейболом. Всего в исследовании приняло участие 140 спортсменов, имеющих уровень спортивного мастерства от 2 разряда до КМС. Испытуемые были разделены на экспериментальную (ЭГ) и контрольную (КГ) группы. Спортсмены ЭГ численностью 20 человек, занимающиеся волейболом, на протяжении 21 дня утром натощак употребляли фитонастойку лимонника китайского по общепринятой схеме: 1-5 дни – 2,5 мл, 6-10 дни - 5,0 мл, 11-15 дни – 7,5 мл, 8 16-21 дни – 10 мл. Волейболисты КГ численностью 26 спортсменов по такой же схеме и в тех же дозах принимали физиологический раствор. Фитонастойку женьшеня курсом 21 день принимало 18 волейболистов ЭГ по той же схеме. Спортсмены КГ в составе 22 волейболистов принимали плацебо на основе физиологического раствора. Гомогенизированный препарат Билар, полученный из трутневых личинок медоносной пчелы принимали утром натощак 26 дзюдоистов ЭГ по схеме 1 - 5 дни – 5мг/1 кг массы тела; 6-10 дни – 10 мг/1 кг и 11-21 дни 15 мг/1 кг массы тела (Прохода И.А., 2009). Продолжительность курсового приема – 21 день. Спортсмены КГ численностью 28 человек принимали плацебо на основе пищевого крахмала по аналогичной схеме и в тех же количествах. В серии экспериментов с фармпрепаратом 10 спортсменок дзюдоисток разово принимали ацетилсалициловую кислоту в дозе 500 мг. Спортсмены КГ принимали физиологический раствор. Аэробная работа в группах волейболистов и дзюдоистов выполнялась в нагрузочном тесте на велоэргометре «Kettler FX1» со ступенчатовозрастающей нагрузкой от 1 вт/кг до 4 вт/кг с частотой 60 оборотов педалей в минуту общей продолжительностью 20 минут. Продолжительность работы при каждой нагрузке составила 5 минут. Регистрация ЛДФ-грамм проводилась на 5-й, 10-й и 15-й минутах восстановительного периода. В работе использованы метод лазерной допплеровской флоуметрии и компьютерной капилляроскопии. Метод лазерной допплеровской флоуметрии микроциркуляции крови у человека. В качестве регистрирующей аппаратуры использовался промышленный лазерный анализатор капиллярного кровотока ЛАКК-М (производство НПП «Лазма», Россия). Запись ЛДФ-граммы проводили в общепринятой точке на волярной поверхности 4 пальца правой кисти. Продолжительность записи ЛДФ-граммы составила 5 минут. В аппарате применены лазерные методы диагностики, включающие в себя лазерную допплеровскую флоуметрию (ЛДФ), оптическую тканевую оксиметрию (ОТО) и лазерную флуоресцентную диагностику (ЛФД). Методом ЛДФ оценивали интенсивность микрогемоциркуляции по параметру микроциркуляции (ПМ) в перфузионных единицах (п.е.), уровень флакса (СКО) (п.е.). Методом ОТО оценивали уровень сатурации кислорода в системе микрогемоциркуляции по величине (SO2,%), показатель сатурации кислорода в артериальной крови (SpO2,%), показатель индекса перфузионной сатурации кислорода в крови (Sm) (усл. ед.), величину общего потребления кислорода тканями на единицу объема циркулирующей крови (U) (усл. ед.). Методом ЛФД изучали спектры флуоресценции восстановленной формы никотинамидадениндинуклеотида (НАДН) и окисленной формы флавинадениндинуклеотида (ФАД). Для оценки утилизации кислорода использовали флуоресцентный показатель потребления кислорода 9 коферментов, участвующих в дыхательной цепи, который обратно пропорционален редокс-отношению: ФПК = АНАД-Н/АФАД. Метод компьютерной капилляроскопии. Качественные и количественные характеристики обменного звена прицельно раскрывает компьютерная капилляроскопия – неинвазивный метод исследования микроциркуляции, предназначенный для параметризации капилляров, кровотока, крови (табл. 1). Для осуществления метода использовали компьютерный капилляроскоп (регистрационный номер ФС 022а2005/149405, 18.04.05г.). Работа прибора основана на оптоэлектронном методе визуализации и параметризации объекта исследования. Запись характеристических видеофрагментов выполняют в отраженном свете с последующей параметризацией с помощью оригинальной программы «Капилляроскоп». Таблица 1. Параметры системы микроциркуляции, определяемые с помощью компьютерного капилляроскопа Название параметра 1.Плотность капиллярной сети, количество капиллярных петель в поле зрения, %/мкм2 2.Расстояние между капиллярами, мкм 3.Расстояние между артериальным и венозным отделами капилляров, мкм 4.Извитость капилляров 5.Состояние эндотелиального барьера 6.Размер периваскулярной зоны, мкм 7.Размер периваскулярного отека, мкм 8.Диаметры капилляра по отделам (артериальному, переходному, венозному), мкм 9.Отношение диаметров артериального к венозному отделу капилляра 10.Линейная скорость капиллярного кровотока по отделам (артериальному, переходному, венозному) мкм/с 11.Объемная скорость капиллярного кровотока по отделам (артериальному, венозному) 12.Ускорение линейной скорости капиллярного кровотока по отделам (артериальному, венозному) 13.Остановку капиллярного кровотока (стаз) 14.Количество агрегатов эритроцитов форменных элементов крови 15.Количество светлых форменных элементов крови Тип определения КачестКоличественное венное + + - + + + + + + _ + + + - + - + - + - + + + + + + + Метод капилляроскопии во многих случаях является единственным, позволяющим параметризовать микроциркуляцию, транскапиллярный обмен испытуемых. Полученные данные были обработаны с помощью общепринятых статистических методов исследования. Анализ 10 экспериментальных данных проводился с использованием вариационностатистического метода, где рассчитывались средняя арифметическая (М), ее стандартная ошибка среднего (±m), уровень достоверности по t-критерию Стьюдента. Использовался пакет компьютерных программ Биостат. Описание количественных признаков представлено в виде среднего значения. Обработка данных проводилась с использованием программы «Microsoft Excel». РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Исходя из поставленной цели, в первую очередь представлялось важным оценить состояние капиллярного звена микроциркуляторного русла. В ходе анализа количественных показателей, оценивающих состояние капилляров ногтевого валика левой руки дзюдоисток при относительном покое (табл. 2), обнаружены отличия от принятых нормативов для здоровых лиц, не занимающихся спортом. У мастеров спорта в покое редкая капиллярная сеть (5,54±0,41%). Пропускная способность капиллярного русла невысокая из-за сужения АО до 9,14±1,53 мкм, ВО - до 10,43±1,40 мкм и до 12,43±1,77 мкм ПО капилляров. Редкая сеть функционирующих капилляров в сочетании с их умеренной констрикцией определяет низкую объемную скорость кровотока. По сравнению с нормой объемная скорость в АО достоверно ниже на 101% и на 111% - в ВО (р<0,05). Таблица 2. Морфофункциональные показатели капилляров эпонихия верхних конечностей дзюдоисток в покое (М±m, n=10) Объе кт иссле дова ния ПКС % Норм а 5-10 Левая рука Правая рука Диаметр отделов капилляра, мкм АО, мкм 8-14 ПО, мкм 8-18 ВО, мкм 9-16 5,54 ±0,41 9,16 ±1,5 3 12,1 3±1, 77 5,66 ±0,56 8,38 ±1,2 7 11,2 5±1, 70 Линейная скорость кровотока мкм/с АО ВО 500900 250500 10,7 3±1, 40 340, 8±63 ,2 299, 0±69 ,8 10,5 0±1, 39 249, 1±52 ,21 240, 5±43 ,08 Объемная скорость кровотока мкм3/с АО ВО 1000 001500 00 2569 3 ±816 6 1000 001500 00 3164 6 ±993 5 1366 6 ±501 7 2462 3 ±889 0 ПЗ, мкм ПБ, мкм3/с Ускорение, мкм/с2 АО ВО Агрега ты (Л, Т ), 1/с 90110 ±2000 0 ±100 00 ±100 00 1.0 107, 2±1, 80 -5953 ±2308 -9694 ±4498 1317 5 ±492 0 -7920 ±207 6 4,35 ±2,03 101, 4± 11,5 1 3205 0 ±836 1 -6410 ±187 2 1,49 ±1,22 Л – лейкоциты, Т - тромбоциты Показатель диффузии веществ из крови в интерстициальное пространство в АО капилляра (25693±8166 мкм3/с) и обратное всасывание 11 продуктов метаболизма (31646±9935 мкм3/с) в ВО капилляра ниже нормативного показателя (р<0,05). Отрицательное значение ПБ (-5953±2308 мкм3/с) указывает на преобладание оттока в венулярном над притоком в артериолярном отделах системы микроциркуляции. Одной из характеристик, отражающих уровень потребления кислорода, является линейная скорость капиллярного кровотока. Скорость, мкм/с 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0,0 0,32 0,6 0,84 1,08 1,44 1,76 2 2,24 2,48 2,72 2,96 3,2 3,44 3,76 4 4,24 4,52 4,88 5,12 5, 5,64 5,92 6,2 6,48 6,8 7,08 7,32 7,6 7,88 8,24 8,52 8,84 9,08 9,44 Время, с Рис. 1. Графическое представление скорости капиллярного кровотока в артериальном отделе капилляра (стрелкой показана норма Известно, что резкое снижение диссоциации оксигемоглобина наблюдается при замедлении скорости кровотока менее 200 мкм/с. По данным исследования скорость кровотока в АО ниже нормы на 92% (рис.1) и на 45% в ВО капилляра. Площадь периваскулярной зоны, обслуживаемой одним капилляром, соответствует нормативному показателю (107,2±1,80 мкм). Полученные значения по ускорению кровотока в АО (-32050±8361 мкм/с2) и ВО (-13175±4920 мкм/с2) капилляра на порядок ниже по сравнению с нормой (р<0,05). Полученные нами результаты экономичности обменного звена созвучны с данными авторов (Станкевич А.В., Тихомирова И.А. Применение метода ЛДФ в оценке адаптации системы микроциркуляции к систематическим мышечным нагрузкам // Микроциркуляция и гемореология (от ангиогенеза до центрального кровообращения): матер. IX Междунар. конф. Ярославль: Изд. ЯГПУ им К.Д. Ушинского. 2013. С.102) об экономичности и расширении адаптивных возможностей системы микроциркуляции у спортсменов. Вместе с тем, диагностикум отдельных характеристик капиллярного русла убеждает в появлении предикторов нарушения функционирования капилляров. Среди них: повышенная извилистость капилляров, наличие капилляров кустовидной, клубочной формы, которые рядом исследователей признаются как предпатологические (Bollinger А. et. аl. Is high–frequency flux motion due to respiration or to vasomotion activity? // Vasomotion and flow motion. Prog. Appl. Microcirculation. Basel, Karger,1993. Vol.20. P.52-58). Залманов А.С. (Залманов А.С. Тайная мудрость человеческого организма (глубинная медицина). Ростов-н/Д: Феникс, 2005. 320с.) сужение капилляров рассматривает как важнейший фактор метаболических и биохимических расстройств циркуляции крови в области капилляров. Из реологических характеристик необходимо указать на наличие «монетных столбиков» 12 эритроцитов и появление тромбоцитарно-лейкоцитарных агрегатов, которые снижают линейную и объемную скорости, а также выступают причиной замедленного ускорения кровотока в капиллярах. Адгезия лейкоцитов в системе микроциркуляции является одной из причин кислородной недостаточности (Ferguson D. еt.al. Evidence for basal and induced NO release in capillaries of rat and frog skeletal muscles // Abstracts Microcirculatory Soc. 41st Fnnu. Conference. Anaheim. California, 1994; Harlan J.M. et.al. Leukocyte– endothelial interaction: clinical trials of anti–adhesion therapy // Crit. Care Med. 2002. Vol. 30. №5. P.214-219). В состоянии относительного покоя показатели микроциркуляции в правой руке отличаются, как от нормативных показателей, так и от значений, установленных для левой руки (табл. 2). Базируясь на понимании высокой вариабельности обменных процессов в системе микроциркуляции, нами выполнен анализ индивидуальных характеристик капилляров, который обнаружил существенные различия между испытуемыми в состоянии относительного покоя. Среди испытуемых у 38% спортсменок выявлено увеличение плотности капилляров, превышающее средний показатель на 19%-33%, у 24% дзюдоисток плотность капилляров ниже на 34%-45% среднего значения по группе. Персонифицированный анализ обнаружил как увеличение диаметра АО, ПО и ВО выше средних значений на 42; 77 и 53% соответственно, так и снижение на 52; 38 и 30%. Среди гемодинамических характеристик у испытуемой Л. показатель линейной скорости кровотока в АО и ВО на 58 и 73%, соответственно, выше среднего значения по группе, тогда как у дзюдоистки К. показатель линейной скорости ниже среднегруппового на 52% в АО и 54% в ВО капилляра. Еще более глубокие индивидуальные различия регистрируются по показателю объемной скорости кровотока и ПБ (табл.3). Таблица 3. Динамика индивидуальных морфофункциональных показателей капилляров дзюдоисток в покое Область исследован ия Испыт уемая + ПКС, , % , * Диаметр отделов капилляра, мкм Линейная скорость кровотока, мкс/с АО АО ПО ВО ВО Объемная скорость кровотока, мкм3/с АО ВО ПЗ мк м ПБ, мкм3/с Агре гаты (Л, Т), 1/с 13 22 16 539 516 71618 103764 122 -32146 4,35 Л-на ↑ 7,37 6 9 8 223 191 8603 9595 81 -992 К-ва ↓ 3,81 Правая 3,34 5 6 6 64 65 1262 1851 85 -589 К-на ↓ рука 16 22 19 224 296 45092 84132 111 -39040 0,34 М-к ↑ 6,07 * ↑ - увеличение параметра относительно средней величины, ↓ уменьшение параметра относительно средней величины; Л- лейкоциты, Т - тромбоциты Левая рука Выявлены первичные нарушения микрокровотока у 11% спортсменок с образованием агрегатов форменных элементов крови. Индивидуальные различия показателей сохраняются и на правой руке. Расширение границ 13 колебаний индивидуальных показателей левой и правой руки отражает разную функциональную нагрузку, приходящуюся на конечности во время тренировочной и соревновательной деятельности. Групповой анализ после физической нагрузки. Выполнение физической нагрузки по группе в целом сопровождалось разнонаправленным изменением показателей. Микроциркуляторное русло левой руки реагировало на нагрузку снижением на 6% плотности капиллярной сети, увеличением диаметра АО, ПО и ВО на 4; 11 и 14%, соответственно, снижением линейной и объемной скорости кровотока (табл. 4). После выполнения максимальной анаэробной работы усиливаются индивидуальные различия реакции капиллярного звена системы микроциркуляции. Примерно у половины дзюдоисток повышается плотность капиллярной сети относительно среднего показателя, увеличивается диаметр АО и ПО капилляров. У остальных спортсменок в ответ на нагрузку часть капилляров выключается из работы, с одновременным уменьшением диаметра АО и ПО капилляров. У 16% испытуемых по завершению работы начинается усиленная диффузия продуктов метаболизма из межтканевой жидкости в кровь. У 73% дзюдоисток на разную величину уменьшается линейная скорость кровотока. У остальных линейная скорость повышается. После максимальной физической нагрузки у 39% дзюдоисток в капиллярах появляются лейкоцитарно-тромбоцитарные агрегаты. Таблица 4. Морфофункциональные показатели капилляров ногтевого валика пальцев верхних конечностей дзюдоисток после выполнения физической нагрузки максимальной анаэробной мощности (М±m, n=10) Объе кт иссле дова ния ПКС % Норма 5-10 Левая рука Правая рука Диаметр отделов капилляра, мкм АО, мкм 8-14 ПО, мкм 8-18 ВО, мкм 9-16 5,23 ±0,32 9,50 ±0,5 8 13,7 5±2, 62 4,69 ±0,51 9,0 ±0,4 2 13,3 8±1, 86 Линейная скорость кровотока мкм/с АО ВО 500900 250500 11,8 8±1, 18 237, 5±40 ,11 274, 3±55 ,43 9,88 ±0,6 3 325, 0±58 ,22 242, 8±35 ,64 Объемная скорость кровотока мкм3/с АО ВО 1000 001500 00 1774 8 ±116 3 2097 0 ±330 5 1000 001500 00 2699 5 ±298 0 1882 0 ±276 1 ПЗ, мкм ПБ, мкм3/с Ускорение, мкм/с2 АО ВО Агрега ты (Л, Т ), 1/с 90110 ±2000 0 ±100 00 ±100 00 1.0 103, 1±13 ,89 -10510 ±3165 +352 5 ±703 +141 50±5 172 0,42 ±0,15 95,5 ±1,2 8 2153 ±456 +679 0 ±180 5 +509 0 ±155 1 0,29 ±0,07 Л – лейкоциты, Т - тромбоциты Таким образом, сопоставление результатов группового и индивидуального анализа показывает, что при групповом анализе нивелируются или искажаются многие важные характеристики, от которых зависит состояние обменных процессов и спортивные результаты спортсмена. Причем, групповой анализ не дает возможности выявить 14 динамику морфофункциональных характеристик, так как индивидуальные изменения показателей у отдельных спортсменок имеют противоположную направленность. В целом, чем выше вариабельность и направленность индивидуальных показателей, тем в меньшей степени среднегрупповые показатели будут отражать реальную картину транскапиллярного обмена. Влияние продукта Билар на функциональные возможности системы микроциркуляции и транспорт кислорода в условиях систематической физической нагрузки. Из продуктов пчеловодства недостаточно изученным остается трутневой расплод [Бурмистрова Л.А. Физико–химический анализ и биохимическая оценка биологической активности трутневого расплода: автореф. дис. … канд. биол. наук / Л.А. Бурмистрова. Рязань, 1999. 22 с.). Реакция системы микроциркуляции на употребление апипродукта Билара у спортсменов ЭГ сопровождается разнонаправленными изменениями изученных показателей (табл.5). В частности, на 36% снижается ПМ. За трехнедельный период приема Билара обнаруживается тенденция снижения на 4% показателя U, и повышения на 9% показателя SO2. Снижение потребления кислорода сопровождается достоверным уменьшением на 21% (р<0,05) эритроцитов в зондируемом объеме крови. Ослабевает активность восстановительных ферментов, участвующих в переносе электронов с макроэргов на кислород, что подтверждает рост показателя НАДН/ФАД от 3,03±0,14 в начале исследования до 3,18±0,40 – в конце приема препарата. Таблица 5. Динамика показателей системы микроциркуляции в покое у спортсменов КГ и ЭГ (М±m, n=54 ) Показатели системы микроциркуляции группа дни ПМ, п.е. SO2, % КГ N=28 10,93± 1,88 11,27± 2,04 11,47 ±2,04 8,43 ±1,00 60,31 ±2,25 57,5 ±2,36 59,6 ±2,63 64,8 ±3,22 1 21 ЭГ N=26 1 21 U, усл. ед. 1,62 ±0,36 1,59 ±0,30 1,67 ±0,44 1,60 ±0,37 Vr, % НАДН Аэ, ФАД п.е. Ан, п.е. Ам, п.е. Ад, п.е. Ас, п.е. 15,30 ±0,62 16,16 ±0,72 16,03 ±0,70 13,30 ±0,53 3,08 ±0,17 3,06 ±0,20 3,03 ±0,14 3,18 ±0,40 10,79 ±1,36 11,32 1,34 9,41 ±1,25 15,30 ±1,52 6,38 ±0,52 7,05 ±0,61 5,76 ±0,44 9,65 ±1,01 2,75 ±0,21 3,92 ±0,35 2,33 ±0,15 3,75 ±0,36 3,16 ±0,33 3,85 ±0,40 2,88 ±0,23 5,55 ±0,54 16,05 ±1,93 14,67 ±1,70 16,85 ±1,71 15,05 ±1,40 Применение Билара влияет на реактивность микрососудов. Так, снижается продукция оксида азота в результате Аэ колебаний снижается на 12%, но вместе с тем достоверно повышается функциональная активность артериол и прекапилляров, о чем свидетельствует рост Ан колебаний на 42% (р<0,05) и Ам – на 68% (р<0,05). Из пассивных механизмов отметим достоверное повышение на 61% Ад и 93% Ас колебаний (р<0,05). В целом, 15 после употребления Билара в покое повышается экономичность расходования кислорода, снижается уровень перфузии, в регуляторных механизмах доминирует влияние парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Профессионально важным является вопрос о влиянии апипродукта Билар на состояние микроциркуляции в условиях воздействия дозированной физической нагрузки. В ЭГ по данным ЛДФ на 5-й минуте восстановления величина ПМ повысилась на 38% (р<0,05). Повышенный приток крови обеспечивался в результате синхронного расширения микрососудов при повышении Аэ колебаний на 15%, Ан – на 16% и Ам - на 8% (табл.6). Из пассивных механизмов модуляции кровотока достоверно растет на 61% (р<0,05) Ад колебаний и снижается на 17% Ас колебаний. Из смешанной крови микроциркуляторного русла утилизируется на 5% больше кислорода, а в тканях его потребление повышается на 11%. Потребляемый тканями кислород активно участвует в окислительно-восстановительных реакциях на уровне митохондрий, о чем косвенно свидетельствует снижение на 9% показателя НАДН/ФАД. Одновременно на 20% повышается концентрация эритроцитов в зондируемом объеме крови. По мере увеличения времени восстановления нарастают изменения в системе микроциркуляции. К 30-й минуте ПМ на 144% достоверно выше исходного показателя (р<0,05). Таблица 6. Сравнительная динамика показателей системы микроциркуляции у спортсменов КГ и ЭГ после дозированной физической нагрузки (М±m, n=54 ) Показатели системы микроциркуляции гру ппа дни ПМ, п.е. SO2, % КГ фон 11,27± 2,04 10,30 ±1,81 12,67 ±2,06 8,43 ±1,00 11,60 ±1,35 20,57 ±3,39 57,5 ±2,36 65,6 ±3,73 62,3 ±2,25 64,8 ±3,22 60,9 ±3,05 54,7 ±2,03 N=28 5 мин 30 мин ЭГ фон N=26 5 мин 30 мин U, усл. ед. 1,59 ±0,30 1,55 ±0,37 1,57 ±0,28 1,60 ±0,37 1,78 ±0,52 1,94 ±0,65 Vr, % НАДН Аэ, ФАД п.е. Ан, п.е. Ам, п.е. Ад, п.е. Ас, п.е. 16,16 ±0,72 14,21 ±0,66 13,89 ±0,67 13,30 ±0,53 15,93 ±0,72 17,24 ±1,11 3,06 ±0,20 3,15 ±0,34 3,11 ±0,29 3,18 ±0,40 2,91 ±0,25 2,71 ±0,18 11,32 1,34 7,94 ±0,88 16,22 ±1,63 15,30 ±1,52 17,79 ±1,98 18,39 ±1,20 7,05 ±0,61 6,10 ±0,33 9,95 ±0,55 9,65 ±1,01 10,38 ±1,36 11,83 ±0,77 3,92 ±0,35 4,49 ±0,56 4,11 ±0,32 3,75 ±0,36 6,03 ±0,71 3,82 ±0,29 3,85 ±0,40 3,05 ±0,27 4,80 ±0,47 5,55 ±0,54 4,76 ±0,47 4,15 ±0,40 14,67 ±1,70 8,25 ±1,19 15,81 ±2,00 15,05 ±1,40 17,28 ±2,69 19,97 ±2,38 Среди активных механизмов на 33% повышается Аэ, на 20% - Ан и на 23% - Ам колебаний. На 30-й минуте восстановления продолжается окисление продуктов метаболизма с повышенной утилизацией кислорода из крови микроциркуляторного русла. В результате показатель сатурации кислорода снижается на 18% до минимальной величины (р<0,05). Синхронно на 21% повышается значение U. Диффундируемый из крови в ткани 16 кислород, по всей видимости, активно используется в окислительновосстановительных реакциях на клеточном уровне с понижением на 17% показателя НАДН/ФАД. Выявленная нами динамика и направленность изученных характеристик согласуется с результатами работы Крупаткина А.И. и др. [2013]. Повышенную устойчивость к гипоксии при мышечных нагрузках после применения трутневого расплода в исследованиях на лабораторных животных наблюдала Бурмистрова Л.А. (Бурмистрова Л.А. Физико–химический анализ и биохимическая оценка биологической активности трутневого расплода. 22 с.). У спортсменов КГ за время эксперимента ПМ принимает тенденцию роста (3%). По данным вейвлет-анализа, Ан колебаний незначительно повышается на 7%, Ам – на 11%, а Аэ – снижается на 9%. Рост концентрации эритроцитов составляет 6%. Потребление кислорода тканями практически не изменилось (2%), показатель сатурации кислорода снизился на 5%, уровень активности окислительно-восстановительных реакций не изменился (таблица 6). После физической нагрузки у спортсменов КГ незначительные восстановительные процессы начинаются с 15 минуты отдыха. Фитопрепараты – один из самых перспективных классов биологически активных препаратов, которые повышают границы адаптации к физической нагрузке, не являясь токсическими соединениями. Курсовое применение фитонастойки лимонника китайского продолжительностью 21 день сопровождается повышением функциональной работоспособности системы микроциркуляции. На 62% (р<0,05) увеличивается приток крови в капиллярное русло (табл. 7). Таблица 7. Динамика показателей микроциркуляции у волейболистов после курсового приема настойки лимонника китайского (М±m, n=46) Показатели микроцир куляции ПМ, п.е. SO2, % U, усл. ед. Vr, % Надн/Фад Аэ, п.е. Ан, п.е. Ам, п.е. Ад, п.е. Ас, п.е. ЭГ (N=20) этапы исследования фон 10-й день 21-й день 11,28±1,96 75,63±4,82 1,28±0,26 10,15±0,51 0,99±0,03 22,13±1,87 14,91±1,42 10,27±0,56 5,01±0,37 4,61±0,29 14,85±1,03 70,54±3,21 1,56±0,32 14,09±0,60 0,87±0,02 20,22±1,15 13,91±1,16 10,02±0,48 5,90±0,32 5,56±0,36 18,24±3,03 63,27±2,75 1,99±0,51 15,26±0,68 0,83±0,01 28,72±2,80 20,24±2,15 13,00±0,52 5,06±0,40 4,80±0,30 КГ ( N=26) этапы исследования фон 10-й день 21-й день 12,33±1,54 74,67±5,79 1,27±0,20 13,48±0,65 0,98±0,01 23,58±2,33 15,16±1,74 11,25±0,65 6,60±0,50 5,02±0,33 10,50±1,39 72,56±5,03 1,40±0,36 11,06±0,54 0,96±0,01 16,35±1,60 13,07±1,35 8,81±0,52 4,13±0,27 3,87±0,40 9,14±1,38 70,64±4,48 1,38±0,33 10,10±0,39 0,99±0,04 14,99±1,59 13,59±1,41 7,43±0,66 3,48±0,29 2,61±0,19 Повышается реактивность микрососудов по вазодилататорному механизму с повышением Ам колебаний на 30%, Ан – на 46% и Аэ – на 42% (р<0,05). После курсового приема лимонника китайского активизируется транспорт кислорода. Повышается U на 55% (р<0,05), на 20% (р<0,05) 17 снижается показатель SO2. и на 19% (р<0,05) - показатель НАДН/ФАД. Показатель концентрации эритроцитов в зондируемом объеме крови увеличивается на 50% (р<0,05) по сравнению с началом приема лимонника китайского. У спортсменов КГ к концу эксперимента достоверно на 35% снижается ПМ. Ограничение перфузии вызвано повышением тонуса Аэ колебаний на 57% (р<0,05), Ан - на 12%, Ам – на 51% (р<0,05). У испытуемых наблюдается ограничение потребления кислорода тканями. Показатель U повышается на 9%, показатель SO2. Понижается на 6%. Уровень окислительно-восстановительных реакций практически не изменяется. С целью сравнения влияния растительных адаптогенов на систему микроциркуляции выполнена серия исследований с применением настойки из корня женьшеня. За время курсового приема ПМ вырос на 30%, показатель СКО на 29% (р<0,05). В регуляции микрососудов доминирует регуляция с участием парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Тонус крупных артериол снижается на 40% (р<0,05), прекапиллярных артериол – на 17%. Максимальный вклад в вазодилатацию микрососудов вносит эндотелиальный компонент - 47% (р<0,05). Следует отметить, что амплитудная активность эндотелиальных колебаний отражает не только вазомоторную, но и метаболическую функцию эндотелия микрососудов (Федорович А.А. Неинвазивная оценка вазомоторной и метаболической функции микрососудистого эндотелия в коже человека // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2013. №2(46). С. 15–25). Данный факт хорошо согласуется с ростом на 50% потребления кислорода тканями (р<0,05), снижением на 15% (р<0,05) НАДН/ФАД и повышением на 38% (р<0,05) показателя U. У спортсменов КГ за время эксперимента снижаются функциональные возможности системы микроциркуляции. Среди них снижение ПМ на 15%, СКО - на 3%. Усиливаются эрготропные влияния симпатического отдела вегетативной нервной системы на сосуды микроциркуляторного русла. В результате Аэ колебаний снижается на 13%, Ан – на 9% и Ам – на 30%. В ответ на физические нагрузки происходит незначительный рост U на 13%, снижение SO2 на 6% и на 2% показателя НАДН/ФАД. Таким образом, применение настойки женьшеня усиливает вазодилататорную и транспортную функции микроциркуляторного русла, что расширяет адаптивные возможности системы микроциркуляции в целом. ВЫВОДЫ 1. В результате капилляроскопических исследований у спортсменов выявлена экономичность в работе обменного звена системы микроциркуляции при занятиях дзюдо. В покое для спортсменов характерна редкая капиллярная сеть, доминирование констрикции над дилатацией по отделам капилляра, низкая линейная и объемная скорости кровотока, 18 повышенный тонус прекапиллярных сфинктеров и артериол микроциркуляторного русла. 2. Повышение функциональных возможностей обменного звена при физических нагрузках обеспечивается гемодинамическими и реологическими характеристиками. После нагрузки увеличивается диаметр капилляров, достоверно более чем в 2 раза повышается показатель линейного ускорения капиллярного кровоток, в 5 раз и более снижается число лейкоцитарнотромбоцитарных конгломератов. 3. Выявлены индивидуальные особенности реакции на нагрузку у спортсменов высшего уровня мастерства. При этом морфологические, гемодинамические и реологические характеристики обменного звена в покое изменяются от минимальных до максимальных значений относительно нормативной величины, что ставит организм в разные условия при выполнении физических нагрузок. 4. Методом лазерной допплеровской флоуметрии показано, что адаптогены природного происхождения оказывают выраженное действие на процессы микроциркуляции крови в кожных покровах спортсменов, что выражается в изменении неосцилляторных и осцилляторных характеристик базального кровотока и показателей микрососудистого тонуса. В механизмах действия адаптогенов на микроциркуляторные процессы основную роль играют нейрогенный, миогенный и эндотелийзависимый компоненты регуляции тканевого кровотока. 5. При курсовом воздействии лимонника китайского на 21 день приема фитопрепарата отмечается максимальное увеличение ПМ на 62% (р<0,05), СКО - на 16%, снижение SO2 на 20% (р<0,05),увеличение U на 55%, Vr - на 50% (р<0,05), показателя НАДН/ФАД - на 19% (р<0,05), Аэ колебаний – на 30% (р<0,05), Ан – на 36% (р<0,05) и Ам – на 27% (р<0,05). 6. Курсовое воздействие женьшеня длительностью 21 день оказывает выраженное влияние на изменение показателей тканевого кровотока, приводя к увеличению Аэ колебаний на 47% (р<0,05), Ан колебаний на 40% (р<0,05), Ам колебаний – на 17%, следствием чего является увеличение ПМ на 30%, СКО – на 29% (р<0,05), U – на 50% (р<0,05), на фоне снижения SO2 на 38% (р<0,05) и НАДН/ФАД – на 15% (р<0,05). 7. После курсового применения апипродукта «Билар» в восстановительном периоде отмечается постепенное повышение до максимального значения к 30 минуте восстановления ПМ на 144% (р<0,05), Vr – на 30% (р<0,05), на фоне повышения Аэ колебаний – на 33%, Ан колебаний – на 20% и Ам колебаний – на 23%. Системные изменения показателей транспорта кислорода с повышением U на 21%, снижением SO2 на 18% (р<0,05) и НАДН/ФАД на 17% также достигали своего максимума на 30 минуте восстановления. 19 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 1. С целью оптимизации тренировочного процесса высококвалифицированных спортсменов в условиях интенсивной мышечной деятельности следует проводить мониторинг состояния системы микроциркуляции и учитывать индивидуальные особенности спортсменов. 2. Результаты комплексных исследований указывают на необходимость учета морфологических, гемодинамических и реологических показателей при отборе спортсменов для участия в соревнованиях. 3. Апробированные в работе средства коррекции обмена веществ и кислорода природного происхождения успешно могут включаться в состав спортивного питания для повышения физической работоспособности и ускоренного восстановления. 4. Результаты проведенного исследования могут послужить информационной базой для оценки резервных возможностей организма при тренировочной и соревновательной деятельности с учетом возраста, вида спорта и уровня мастерства в практической деятельности тренеров, специалистов СДЮШОР, УОР, ВУЗов. Список работ, опубликованных по теме диссертации 1. Аверьянов М.А. Влияние кратковременного применения экстракта лимонника китайского на микроциркуляцию крови у спортсменов / Ф.Б. Литвин, С.С. Голощапова, М.А. Аверьянов [и др.] // Вестник Брянского государственного университета. - № 4. – 2013. Серия точные и естественные науки. – С. 120-124 (авт. 25%). 2. Аверьянов М.А. Влияние препарата «Билар» на вегетативную регуляцию сердечного ритма юных спортсменов / Ф.Б. Литвин, И.А. Прохода, Е.П. Морозова, С.В. Мартынов, С.С. Голощапова, В.В. Силуванов, М.А. Аверьянов // Вестник Брянского государственного университета. - № 4. – 2013. Серия точные и естественные науки. – С. 124-130 (авт. 20%). 3. Аверьянов М.А. Перспективы использования препарата женьшеня для расширения функциональных возможностей системы микроциркуляции при мышечной деятельности / Ф.Б. Литвин, М.А. Аверьянов // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. - №12 (118). - 2014. – С. 72-76 (авт. 65%). 4. Аверьянов М.А. Параметрическая оценка капиллярного русла у лыжников высшего уровня мастерства в покое и при тестовой физической нагрузке / М.А. Аверьянов // Сборник научных трудов молодых ученых / под общ. ред. В.А. Пегова. - Смоленск: СГАФКСТ, 2014. – Вып. 21. - С. 5-7. 5. Аверьянов М.А. Мониторинг функционального состояния спортсменов по данным лазерной допплеровской флоуметрии / Ф.Б. Литвин, М.А. Аверьянов // Здоровье студенческой молодежи вузов г. Брянска: сб. матер. круглого 20 стола. – Брянск, 2013. – С. 33-34 (авт. 60%). 6. Аверьянов М.А. Применение апипродукта в практике расширения функциональных возможностей системы микроциркуляции и транспорта кислорода у спортсменов / Ф.Б. Литвин, М.А. Аверьянов, С.С. Голощапова // Современные концепции научных исследований: матер. IX Междунар. науч.-практ. конф. – М., 2014. – С. 125-129 (авт. 50%).
