Динамика насыщения гемоглобина кислородом в мышцах при выполнении физической нагрузки

Выносливость во многом определяет общий уровень работоспособности спортсмена. Характеризуется она продолжительностью работы на заданном уровне мощности до первых признаков выраженного утомления, которое приводит к снижению работоспособности. Определяется выносливость продолжительностью работы, выполненной до отказа, т.е. предельным временем. Выносливость к относительно продолжительным физическим нагрузкам в значительной степени определяется за счет энергии АТФ, синтезированной аэробным источником энергопродукции. Мощность и емкость данного источника энергоснабжения, как установлено во многих исследовательских работах, проведенных в последние годы, определяется скоростью и адекватностью поставки кислорода к митохондриям работающих мышц. Вследствие этого представляет большой интерес измерять степень насыщения гемоглобина кислородом в работающей мышечной ткани. Это можно сделать с применением ближней инфракрасной спектроскопии (NIRS). В нашем исследовании для оценки степени насыщения гемоглобина кислородом в мышце был использован спектрометр InSpectra™ StO2 (США).

Целью исследования явилось изучить динамику насыщения гемоглобина кислородом (StO2) у спортсменов высокой квалификации, специализирующихся в лыжном спорте.

Задачи исследования:

1. Оценить величину МПК у мужчин и женщин, при выполнении физической нагрузки различной мощности и продолжительности.
2. Сопоставить значения МПК, зарегистрированные в тесте со ступенчато повышающейся нагрузкой и тесте удержания критической мощности.
3. Изучить динамику насыщения гемоглобина кислородом при выполнении ступенчатого теста и теста МАМ

Все испытуемые подверглись тестированию в стандартизированных лабораторных испытаниях. Программа испытаний включала тесты, выполнение которых обеспечивало комплексную оценку аэробной и анаэробной работоспособности.

Экспериментальные исследования были проведены на базе лаборатории биоэнергетики кафедры биохимии РГУФКСМиТ. В исследовании приняли участие 11 спортсменов (7 мужчин и 4 женщины), специализирующихся в лыжероллерном спорте. Спортивная квалификация испытуемых лежала в диапазоне от 1 разряда до МС.

При проведении теста со ступенчато повышающейся нагрузкой было выявлено, что в мужской группе величина МПК находилась в диапазоне 60-67 мл/мин/кг (только у одного испытуемого этот показатель был равен 56 мл/мин/кг), у женщин - 47-59 мл/мин/кг. Значения МПК, зарегистрированные в тестах со ступенчато повышающейся нагрузкой и удержания критической мощности для каждого спортсмена достоверно не различались.

Во время проведения теста со ступенчато повышающейся нагрузкой в графике изменения StO2 у каждого из спортсменов отчетливо выявляются 2 точки перелома (рис.1). Первая точка соответствует значению порога анаэробного обмена (ПАНО), который определялся в нашем исследовании по методу V-slope (график соотношения VO2 и VCO2), а также из графика соотношения ЧСС и легочной вентиляции. Величина ПАНО, определяемая этими двумя методами, практически не различалась у всех спортсменов, принимавших участие в эксперименте. Вторая точка перелома, после которой кривая StO2 стремительно устремляется вниз, практически совпадает с моментом достижения спортсменами величины МПК. Степень изменения StO2 у женщин при выполнении теста со ступенчато повышающейся нагрузкой значительно менее выражены, чем у мужчин, однако и для них характерно наличие 2-х точек перелома.

Рис. 1. Динамика насыщения гемоглобина кислородом при выполнении теста со ступенчато повышающейся нагрузкой. А - у мужчин, Б - у женщин

На рис. 2 представлена динамика StO2 при выполнении теста максимальной анаэробной мощности. Величина StO2 резко снижается с первых секунд работы уже в первом повторении, после этого за минуту отдыха возвращается практически к исходному уровню. С началом второго повторения значения StO2 вновь резко падают, причем амплитуда этого падения значительно сильнее, чем в первом повторе. В период восстановления после второго повтора оксигенация гемоглобина в работающей мышце восстанавливается приблизительно по такому же сценарию, как и в период восстановления после 1-го повтора. С началом выполнения 3-го этапа теста вновь наблюдается падение степени насыщения гемоглобина кислородом, причем амплитуда снижения является самой большой из всех 3-х выполненных повторов.

Рис. 2. Динамика насыщения гемоглобина кислородом при выполнении теста максимальной анаэробной мощности. А - у мужчин, Б - у женщин

При выполнении теста МАМ отчетливо проявляется сильное снижение величины StO2 при каждом повторении нагрузки, которое происходит в период восстановления

Как видно из графиков, оксигенация гемоглобина в ответ на физическую нагрузку имеет одинаковый характер, как у мужчин, так и у женщин.

Степень оксигенации в работающих мышцах снижается при выполнении мышечной работы, и амплитуда этого ответа зависит от интенсивности выполняемой работы.

В наших исследованиях у большинства спортсменов, принимавших участие в экспериментальных тестированиях, обнаруживается наличие двух сегментов в кривой оксигенации гемоглобина – первый от момента наступления ПАНО, который имеет плавный характер, и второй – от момента наступления зоны респираторной компенсации до отказа от выполняемой работы.

Литература

1. Волков Н. И. Биохимия мышечной деятельности / Н. И. Волков, Э. Н. Несен, А.А. Осипенко, С. Н. Корсун. - Киев: Олимпийская литература. - 2000. - 503 с.
2. Ferrari, M., Binzoni, T. & Quaresima, V. 1997 Oxidative metabolism in muscle. Phil. Trans. R. Soc. Lond. B 352, 677-683. (doi:10.1098/rstb.1997.0049)
3. Ferrari M., The use of near-infrared spectroscopy in understanding skeletal muscle physiology: recent developments: Marco Ferrari, Makii Muthalib, Valentina Quaresima, Phil. Trans. R. Soc. Lond. A 369, - 2011, 1-14.

Трофименкова В.А., Алтухов Н.Д., Волков Н.И.