«Ульяновский медико-биологический журнал»

Физиология

Скачать статью

https://doi.org/10.23648/UMBJ.2017.26.6226

УДК 612.273; 612.217

 

ПРОЯВЛЕНИЕ ГИПОМЕТАБОЛИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА В РЕАКЦИЯХ СИСТЕМЫ ДЫХАНИЯ У СПОРТСМЕНОВ НА ФИЗИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ ПРИ АДАПТАЦИИ В СРЕДНЕГОРЬЕ

В.И. Портниченко1, В.Н. Ильин1,2, М.М. Филиппов1,2

1 Международный центр астрономических и медико-экологических исследований НАН Украины, г. Киев, Украина;

2 Национальный университет физического воспитания и спорта Украины, г. Киев, Украина

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Вопросы подготовки в горах спортсменов, у которых аэробная работоспособность не является ведущей, до сих пор остаются противоречивыми и не до конца изученными. Однако спортивные специалисты проводят тренировочные сборы в условиях среднегорья, предполагая получить положительный эффект в расширении функциональных возможностей спортсменов. В связи с этим комплекс физиологических механизмов, задействованных при физических нагрузках у таких спортсменов в процессе адаптации к среднегорью, продолжает интересовать спортивных физиологов.

Цель. Изучить особенности функционирования системы дыхания и энергетического метаболизма у спортсменов при физической нагрузке в процессе адаптации к среднегорью.

Материалы и методы. Обследовали 12 спортсменов-борцов в начале (2-е сут) и в конце тренировочного сбора (21-е сут) в Приэльбрусье (2100 м над ур. м.). Определяли газовый состав выдыхаемого и альвеолярного воздуха, легочную вентиляцию и ее компоненты в процессе работы ступенчато-возрастающей мощности (от 50 до 250 Вт в течение 5 мин) на велоэргометре и в период восстановления (10 мин). Рассчитывали вклад аэробных и анаэробных компонентов в энергообмен при работе. Статистическую обработку результатов проводили c использованием программного пакета SPSS 21.0 (IBM) и Microsoft Exсel 2010.

Результаты. Характер изменений потребления кислорода при работе и восстановлении в начале и в конце тренировочного сбора был похожим, но при повторном обследовании скорость переходных процессов возросла, кислородная стоимость работы снизилась, что явилось проявлением гипометаболической перестройки энергообмена. Выявлено, что в начале работы резко снижалось РАО2 и увеличивалось РАСО2, что свидетельствует о повышении диффузионной способности легких. В результате активной адаптации при работе возрастала эффективность легочного газообмена – уменьшался вентиляционный эквивалент по О2. Показано, что сочетанное воздействие гипобарической гипоксии и гипоксии нагрузки расширяет функциональные возможности организма, а тренировочный эффект достигается за счет ремоделирования энергетических
ресурсов.

Ключевые слова: адаптация, физическая работа, гипометаболизм, аэробный и анаэробный обмен, внешнее дыхание, газообмен, спортсмены, среднегорье.

 

Литература

  1. Булатова М.М., Платонов В.Н. Спортсмен в различных климатогеографических условиях. Киев: Олимпийская литература; 1996. 177.
  2. Ільїн В.М., Портніченко В.І., Черкес Л.І. Особливості змін зовнішнього дихання у висококваліфікованих спортсменів в умовах середньогір‘я. Фізіологічний журнал НАН України. 2006; 52 (2): 201–202.
  3. Robergs R.A., Roberts S.O. Fisiologia de Exercicio. San Paulo: Phorte Editore; 2002. 490.
  4. Loffredo B.M., Glazer J.L. The ergogenics of hypoxia training in athletes. Curr. Sports. Med. Rep. 2006; 5 (4): 203–209.
  5. Wilber R.L. Application of altitude/hypoxic training by elite athletes. Med. Sci. Sports. Exerc. 2007; 39 (9): 1610–1624.
  6. Мищенко В.С., Левин Р.Я., Ноур А.М. Лактатный порог и его использование для управления тренировочным процессом: метод. рекоменд. Киев: Абрис; 1997.43.
  7. Мищенко В.С., Лысенко Е.Н., Виноградов В.Е. Реактивные свойства кардиореспираторной системы как отражение адаптации к напряженной физической тренировке в спорте. Киев: Науковий світ; 2007. 352.
  8. Friedmann B., Frese F., Menold E., Bärtsch P. Effects of acute moderate hypoxia on anaerobic capacity in endurance-trained runners. Eur. J. Appl. Physiol. 2007; 101 (1): 67–73.
  9. Филиппов М.М., Давиденко Д.Н. Физиологические механизмы развития и компенсации гипоксии в процессе адаптации к мышечной деятельности. СПб.; Киев: БЛА; 2010. 260.
  10. Semenza G.L. Mitochondrial autophagy: life and breath of the cell. Autophagy. 2008; 4 (4): 534–536.
  11. Mason S.D., Rundqvist H., Papandreou I. HIF-1alpha in endurance training: suppression of oxidative metabolism. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2007; 293 (5): 2059-2069
  12. Semenza G.L. Regulation of physiological responses to continuous and intermittent hypoxia by hypoxia-inducible factor 1. Exp. Physiol. 2006; 91 (5): 803–806.
  13. Балыкин М.В., Каркобатов Х.Д. Системные и органные механизмы кислородного обеспечения организма в условиях высокогорья. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2012; 98 (1): 127–136.
  14. Балыкин М.В., Каркобатов Х.Д., Орлова Е.В. Газы крови и органный кровоток у собак при физических нагрузках в горах. Физиологический журнал СССР. 1993; 79 (11): 77–85.
  15. Финогенов В.С., Козловская В.С., Любимова В.С. Особенности некоторых метаболических процессов и их взаимосвязь с мощностью работы, выполняемой в различные сроки приспособления гребцов к среднегорью. Медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. 1978; 6: 107–118.

 

Download  article

HYPOMETABOLIC EFFECT IN SPORTSMEN RESPIRATORY SYSTEM REACTIONS TO PHYSICAL LOAD ADAPTATION IN MIDDLE ALTITUDE

V.I. Portnichenko1, V.N. Il'in1,2, M.M. Filippov1,2

1 International Center for Astronomical, Medical and Ecological Research, National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, Ukraine;

2 National University of Physical Education and Sport of Ukraine, Kiev, Ukraine

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

The problem of altitude training for athletes without leading aerobic capacity remains controversial and badly studied. However, training camps are usually situated in mid-mountain areas. Thus, athletes are expected to get a positive effect in expanding their functional. In this context, sport physiologists are still interested in physiological mechanisms involved in physical activity during athletes’ adaptation to physical loads at middle altitude.

Objective. The main purpose of the study is to examine the characteristics of respiratory system and energy metabolism in athletes under physical load during adaptation to staying in middle mountains.

Materials and Methods. Twelve wrestlers were examined at the beginning (2nd day) and at the end
(21st day) of staying in training camps in Elbrus region (2100 m a.s.l.) The authors registered gas exchange and pulmonary ventilation in athletes subjected to stepwise increasing workloads after 5 minute-work on the bicycle ergometer and during recovery period (10 min). The contribution of aerobic and anaerobic components in the energy metabolism under physical load was calculated. Statistical analysis was performed using software packages SPSS 21.0 (IBM) and Microsoft Exсel 2010.

Results. The changes in oxygen consumption on exertion and during recovery periods at the beginning and at the end of staying at a training camp were similar. However, the repeated examination showed increased rate of transient processes, and decreased oxygen cost of work. These indices evidenced hypometabolic changes in energy metabolism. It was revealed that at the beginning of exercise lung diffusing capacity dramatically decreased. The efficiency of pulmonary gas exchange increased as a result of active adaptation. At the same time, O2 ventilation equivalent decreased. The combined effect of hypobaric hypoxia and loading hypoxia proved to extend body functional, while training effects are achieved due to remodeling of energy resources.

Keywords: adaptation, physical load, hypometabolism, aerobic and anaerobic metabolism, external respiration, gas exchange, athletes, middle altitude.

 

References

  1. Bulatova M.M., Platonov V.N. Sportsmen v razlichnykh klimatogeograficheskikh usloviyakh [Athlete under different climatographic condition]. Kiev: Olimpiyskaya literatura; 1996. 177 (in Russian).
  2. Іl'їn V.M., Portnіchenko V.І., Cherkes L.І. Osoblivostі zmіn zovnіshn'ogo dikhannya u visokokvalіfіkovanikh sportsmenіv v umovakh seredn'ogіr‘ya [Characteristics of external breathing in professional athletes at middle altitude]. Fіzіologіchniy zhurnal NAN Ukraїni. 2006; 52 (2): 201–202 (in Ukrainian).
  3. Robergs R.A., Roberts S.O. Fisiologia de Exercicio. San Paulo: Phorte Editore; 2002. 490.
  4. Loffredo B.M., Glazer J.L. The ergogenics of hypoxia training in athletes. Curr. Sports. Med. Rep. 2006; 5 (4): 203–209.
  5. Wilber R.L. Application of altitude/hypoxic training by elite athletes. Med. Sci. Sports. Exerc. 2007; 39 (9): 1610–1624.
  6. Mishchenko V.S., Levin R.Ya., Nour A.M. Laktatnyy porog i ego ispol'zovanie dlya upravleniya trenirovochnym protsessom: metod. rekomend [Lactate threshold and its use for work-out session management]. Kiev: Abris; 1997 (in Russian).
  7. Mishchenko V.S., Lysenko E.N., Vinogradov V.E. Reaktivnye svoystva kardiorespiratornoy sistemy kak otrazhenie adaptatsii k napryazhennoy fizicheskoy trenirovke v sporte [Cardiorespiratory system reactive properties as adaptation to heavy physical training in sports]. Kiev: Naukoviy svіt; 2007. 352 (in Russian).
  8. Friedmann B., Frese F., Menold E., Bärtsch P. Effects of acute moderate hypoxia on anaerobic capacity in endurance-trained runners. Eur. J. Appl. Physiol. 2007; 101 (1): 67–73.
  9. Filippov M.M., Davidenko D.N. Fiziologicheskie mekhanizmy razvitiya i kompensatsii gipoksii v protsesse adaptatsii k myshechnoy deyatel'nosti [Physiological mechanisms of hypoxia development and compensation in the process to muscle activity adaptation]. St Petersburg; Kiev: BLA; 2010. 260 (in Russian).
  10. Semenza G.L. Mitochondrial autophagy: life and breath of the cell. Autophagy. 2008; 4 (4): 534–536.
  11. Mason S.D., Rundqvist H., Papandreou I. HIF-1alpha in endurance training: suppression of oxidative metabolism. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2007; 293 (5): 2059–2069.
  12. Semenza G.L. Regulation of physiological responses to continuous and intermittent hypoxia by hypoxia-inducible factor 1. Exp. Physiol. 2006; 91 (5): 803–806.
  13. Balykin M.V., Karkobatov Kh.D. Sistemnye i organnye mekhanizmy kislorodnogo obespecheniya organizma v usloviyakh vysokogor'ya [Systemic and organ mechanisms of body oxygen supply in high altitude]. Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurnal im. I.M. Sechenova. 2012; 98 (1): 127–136 (in Russian).
  14. Balykin M.V., Karkobatov Kh.D., Orlova E.V. Gazy krovi i organnyy krovotok u sobak pri fizicheskikh nagruzkakh v gorakh [Blood gases and organ blood flow in dogs under physical load in high altitude]. Fiziologicheskiy zhurnal SSSR. 1993; 79 (11): 77–85 (in Russian).
  15. Finogenov V.S., Kozlovskaya V.S., Lyubimova V.S. Osobennosti nekotorykh metabolicheskikh protsessov i ikh vzaimosvyaz' s moshchnost'yu raboty, vypolnyaemoy v razlichnye sroki prisposobleniya grebtsov k srednegor'yu [Characteristics of some metabolic processes and their interrelation with work intensity performed at various times of oarsmen adaptation to middle altitude]. Mediko-biologicheskie problemy fizicheskoy kul'tury i sporta. 1978; 6: 107–118 (in Russian).