Исследование параметров кровотока в микроциркуляторном русле у подростков футбольных команд в ходе тренировочного процесса

Лимитирующая роль сердечно-сосудистой системы при выполнении спортивных нагрузок связана не только с цен­ тральной гемодинамикой, но значительную роль играют периферические механизмы, регулирующие кровоток, одним из показателей которых является скорость капиллярного кровотока. С помощью метода высокочастотной ультразвуковой допплерографии проводили изучение особенностей кровотока в микроциркуляторном русле у 53 подростков в возрасте 9–15 лет с разным спортивным стажем в покое и после тренировочного процесса. В ходе исследований было показано, что фоновые значения скорости кровотока в артериолярном и капиллярном русле (p≤0,05) выше, а тонус сосудов ниже у подростков 14–15 лет и имеющих более длительный спортивный стаж, по сравнению с подростками 9–13 лет. Показатели кровотока в микроциркуляторном русле у старшей возрастной группы ближе к значениям, регистрируемым у взрослых. После тренировочного процесса выявлены различные механизмы, направленные на поддержание оксигенации мышц в ходе тренировки. Визуально (на допплерограмме) и количественно подтверждено, что у менее тренированных подростков (9– 13 лет) в ходе тренировки включаются механизмы, увеличивающие приток крови к мышцам. В старшей возрастной группе прослеживаются более экономичные механизмы: перераспределение кровотока и увеличение числа функционирующих капилляров.

Введение

В области спортивной медицины основополагающим фактором, лимитирующим интенсивность выполняемой физической нагрузки, являются функциональные возможности сердечно-сосудистой системы (ССС) спортсмена. Сердечно-сосудистая система – это чувствительный индикатор адаптационных реакций целостного организма. Поэтому большое внимание уделяется исследованию регуляции ССС, возможности ее адаптироваться к различным стрессорным условиям, выявлению донозологических изменений в механизмах регуляции.

В физиологии спорта и в спортивной медицине преимущественное внимание в процессе тренировок уделяется изучению центральной гемодинамики показателям сердца и артериального давления. Однако лимитирующая роль ССС связана не только производительностью самой сердечной мышцы. Не менее важны периферические механизмы, влияющие на кровоток в микроциркуляторном русле. Интенсивность кровотока по нутритивным капиллярам оказывает существенное влияние на макроперенос кислорода из эритороцитов к митохондриям мышечных клеток. Следовательно, среди факторов, ограничивающих максимальную аэробную мощность необходимо рассматривать как центральные, так и периферические механизмы гемодинамики. От того, насколько мобильна система микроциркуляции (МЦР) во время тренировочного процесса, во многом зависит поддержание тканевого гомеостаза при различных режимах физических тренировок.

Известно, что при физической работе функционирование МЦР направлено на поддержание оптимального уровня оксигенации скелетных мышц. При этом параметры, характеризующие состояние и, в частности, МЦР, могут достигать предельно допустимых значений. После прекращения нагрузки в организме вновь осуществляется перестройка кровотока в МЦР, и поэтому переходный режим от нагрузки к покою является хорошей моделью для изучения морфофукциональных изменений в системе МЦР [8].Его морфофункциональная перестройка является одним из ключевых пунктов в изучении механизмов срочной и долговременной адаптации организма спортсмена к физическим нагрузкам.

Несмотря на достаточно высокую информативность о состоянии капиллярного кровотока, только в последнее время появились попытки дать четкую количественную характеристику состоянию кровотока в МЦР у спортсменов как в покое, так и при физических нагрузках различного характера. В на­ стоящее время только начали предприниматься по­ пытки проведения системного анализа реактивности отдельных звеньев системы МЦР у спортсменов.

Исследования, посвященные изучению кровотока в МЦР у подростков в ходе спортивных тренировок, единичны.

Цель

Целью работы являлось изучение особенностей кровотока в МЦР у подростков разного возраста и спортивного стажа в покое и после тренировочного процесса.

Материал и методы исследования

В исследовании приняли участие члены футбольных команд, тренирующихся на стадионе «Спартаковец» (Москва). Всего были обследованы 53 под­ ростка в возрасте 9–15 лет, спортивный стаж которых составлял от 1,5 до 8 лет. Тренировка футбольных команд проходила в период подготовки к городским соревнованиям.

Для исследования показателей МЦР использовал­ ся высокочастотный ультразвуковой допплерограф «Минимакс-Допплер-К» (ООО СП «Минимакс», Санкт-Петербург, Россия) с рабочей частотой датчика 20 МГц. Проба проводилась в нормальных условиях при температуре окружающей среды 23–25°С, после акклиматизации в положении сидя, рука обследуемого находилась на столе на уровне сердца. Измерение проводили на коже ногтевого валика большого пальца правой руки после нанесения на датчик акустического геля, без сдавления кожи. Правильность установки датчика контролировали по характерному звуковому сигналу и визуальному сигналу на мониторе прибора, представляющему монофазную кривую, не синхронизированную с фазами сердечного цикла. В основу данного метода положена регистрация допплеровского сдвига частот, вызванного отражением ультразвукового сигнала от форменных элементов крови. Данные представляются на экране монитора в виде цветной допплерограммы, по которой можно визуально определить тип преобладающего кровотока.

В ходе исследования регистрировались абсолютные значения линейных скоростей в исследуемом объеме ткани по кривым максимальной скорости, отражаю­ щей артеривенулярный кровоток: Vs – максимальная систолическая скорость, Vm – средняя скорость, Vd – конечная диастолическая скорость (см/с); и средней скорости (показатели, рассчитанные по этой кривой соответствуют преимущественно капилляр­ ному кровотоку): Vas – максимальная систолическая скорость, Vam – средняя скорость, Vakd – конечная диастолическая скорость (см/с); индекс пульсации (PI), индекс периферического сопротивления (RI). Глубина прохождения ультразвукового сигнала составляет порядка 1,5 см.

Исследования показателей кровотока проводили перед тренировкой и сразу после ее завершения.

Измерения выполнялись после вечерней тренировки, которая состояла в возрастной группе 9– 13 лет из 15 мин разминочного бега, 25 мин отработки технических приемов (ведение мяча, жонглирующие упражнения, игровые эстафетные упражнения), 20 мин отработки тактических приемов в уменьшенном составе (22, 33, 44 человека). В возрастной группе 14–15 лет длительность этапов совершенствования индивидуальной техники владения мячом, ­командной тактики игры и групповых взаимодействий составляла 40 мин каждый. Температура на улице в этот период колебалась в пределах –7, –6°С в марте и +1,6, +4,5°С в апреле.

Статистическая обработка полученных данных производилась с помощью программы «Stat Soft Statis­tica­ v6.0». Для определения различий между группами использовался непараметрический критерий Манна–Уитни. С целью оценки достоверности внутригрупповой динамики параметров микроциркуляции использовали непараметрический критерий Вилкоксона, данные представленные как медианы. Для статистического анализа частоты сердечных сокращений (ЧСС) использовался критерий Стьюдента. Принятый уровень значимости при всех расчетах со­ ставил р=0,05.

Результаты исследования

В табл. 1 приведены данные по количеству обследуемых подростков в зависимости от возраста (наступления пубертатного периода) и спортивного стажа.

Таблица 1

Сравнение показателей кровотока в МЦР до тренировки у подростков одной возрастной группы (9–13 лет) независимо от спортивного стажа не выявило каких-либо различий. При сравнении показателей кровотока двух возрастных групп получены результаты, приведенные в табл. 2.

Таблица 2

Примечание: здесь и далее * – p≤0,05.

Как видно из данных табл. 2, показатели скорости кровотока в МЦР у подростков 9–13 лет ниже, а капиллярного кровотока (Vas) достоверно (р=0,0372) по сравнению с возрастной группой 14–15 лет. Индекс периферического сопротивления (RI), который отражает миогенный тонус микрососудов, несколько выше в возрастной группе 9–13 лет. Таким образом, линейные скорости кровотока в МЦР у группы 14–15 лет, особенно по показателям, характеризующим артериолярный кровоток, ближе к значениям, регистрируемым у взрослых.

Визуально на допплерограммах (рис. 1) отмечаются различия в плотности и яркости спектров сигналов. Кривая средней скорости кровотока у подростка 10 лет находится преимущественно в границах спектра (рис. 1, а), тогда как у подростка старшего возраста (рис. 1, б) наблюдаются пики за пределами спектра и амплитуда их больше, чем у подростка младшего возраста. Разница амплитуд обуславливает различия в значениях линейных скоростей у подростков разных возрастов (табл. 2).

Рис. 1. Примеры фоновых допплерограмм: а – подросток 10 лет, спортивный стаж – 1,5 года;б – подросток 15 лет, спортивный стаж – 8 лет

После тренировки, которая характеризовалась как средняя по классификации В. П. Губа и др., в возрастной группе 9–13 лет отмечался достоверный рост показателей, отвечающих за артериолярный и капиллярный кровоток, с небольшим приростом диастолической составляющей, индексы PI и RI практически не изменились (табл. 3). В возрастной группе 14–15 лет динамика показателей кровотока в МЦР была иной. Линейные скорости артериолярного и капиллярного кровотока несколько снизились, но увеличилась скорость кровотока в дистальном отделе (венулярная составляющая) на фоне снижения тонуса микрососудов и периферического сопротивления.

На допплерограмме у подростков 9–13 лет после тренировки отчетливо прослеживается наличие артериолярной составляющей и присутствие шунтирующего кровотока (открытие артерио-венулярных шунтов), что отражает нормальные физиологические процессы, направленные на отведение избыточно го тепла из организма после тренировки (рис.2,а). У подростков 14–15 лет и имеющих более длительный спортивный стаж на допплерограмме не отмечается наличия шунтирующего кровотока (рис.2,б). Это подтверждает тот факт, что у более тренированных лиц произошла морфофункциональная перестройка сосудистого русла и физическая работа ими выполняется более экономично. Во время физической нагрузки у подростков 9–13 лет преобладают механизмы, направленные на улучшение кровотока в работающих мышцах путем притока крови, а у подростков 14–15 лет включаются механизмы перераспределения тока крови путем изменения тонуса микрососудов и увеличения общего числа функционирующих капилляров (ФК). Как известно, увеличение числа ФК приводит к снижению скорости кровотока в капиллярах. Этот факт подтверждается и нашими исследованиями.

Рис. 2. Примеры допплерограмм после тренировки: а – подросток 12 лет, спортивный стаж – 1,5 года; б – подросток 14 лет, спортивный стаж – 8 лет

В ходе тренировочного процесса у спортсменов контролируют динамику основных гемодинамических показателей – ЧСС и артериальное давление (АД). ЧСС – самый простой и адекватный метод контроля за функциональным­ состоянием ССС и управления тренировками индивидуально для каждого спортсмена. В фоновых исследованиях ЧСС у подростков 9–13 лет составляла 75±6,3 уд./мин, 14–15 лет – 66±4,57 уд./мин, что соответствует возрастной норме. После тренировки у подрост ков 9–13 лет ЧСС – 100±7,0 уд./мин, 14–15 лет – 90±5,4 уд./мин.

Обсуждение результатов

Одной из основных задач спортивной медицины является оценка уровня функциональной готовности спортсмена и адекватности процесса тренировки. Особенно это относится к здоровью детей и подростков, поскольку их организм находится еще в процессе раз­ вития, и функциональные возможности ССС и дыхательной системы значительно ниже, чем у взрослых. Вследствие этого физическая нагрузка выполняется ими менее экономично, и возможно проявление бы­ строй утомляемости и слабости. Поэтому стратегией современной спортивной медицины является при­ влечение высокотехнологичных средств обеспечения тренировочного процесса, применение доступных и достоверных методик, отражающих готовность спорт смены к выполнению определенных нагрузок. Как отмечалось ранее, лимитирующая роль ССС при выполнении спортивных нагрузок связана не только с центральной гемодинамикой, но значительную роль играют периферические лимитирующие механизмы, которым относятся содержание кислорода в капиллярной крови; сродство кислорода к гемоглобину; скорость капиллярного кровотока; число функционирующих нутритивных капилляров.

Проведенные исследования скорости кровотока в МЦР методом высокочастотной ультразвуковой допплерографии хорошо подтверждаются результатами, полученными Н. В. Бабошиной и др. (2016), которые проводили исследования периферического кровотока методом лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) у подростков 8–10 лет. Исследования проводились на дистальной фаланге второго пальца правой кисти. В течение 2-летнего наблюдения было показано, что кровоток в МЦР с возрастом увеличивается, а показатели миогенного тонуса снижаются. Это отражено и в наших исследованиях: в фоновых исследованиях кровоток в артериолярном и капиллярном русле выше, а показатели тонуса сосудов ниже у подрост­ ков 14–15 лет по сравнению с более младшей возрастной группой (9–13 лет).

Визуально на допплерограммах отмечено, что плотность и яркость спектров сигналов выше у под­ ростков младшего возраста. Яркость сигнала находится в прямой зависимости от объемного тканевого кровотока (интенсивности микроциркуляции), который, согласно следствию, из закона Пуазейля, обратно пропорционален тонусу сосудов (PI). Более низкий сосудистый тонус у подростков младшего возраста обуславливает высокую интенсивность кровенаполнения объема ткани, что подтверждает наличие возрастных особенностей сосудистого русла: более короткая длина сосудов, более широкий их просвет (особенно артериол), более слабые противодействующие кровяному току силы.

После тренировочного процесса визуально (на допплерограмме) и количественно подтверждено, что у менее тренированных подростков (9–13 лет) для поддержания оксигенации мышц в ходе тренировки включаются механизмы, увеличивающие приток крови к мышцам. В более старшей возрастной группе про­ слеживаются более экономичные механизмы: перераспределение кровотока и увеличение ФК. Этот факт хорошо известен и подтвержден многочисленными исследованиями в области спортивной медицины, однако визуально наблюдать этот процесс стало возможно только при использовании метода высокочастотной ультразвуковой допплерографии.

Выводы

С помощью метода высокочастотной ультразвуковой допплерографии показано, что в покое скорость кровотока в артериолярном и капиллярном русле выше, а тонус сосудов ниже у подростков старшей возрастной группы и имеющих более длительный спортивный стаж.

Объективно показаны различные механизмы, направленные на поддержание оксигенации мышц при выполнении физической нагрузки у разных возрастных групп подростков с различным спортивным стажем.

Метод высокочастотной ультразвуковой допплерографии отражает количественные и качественные показатели кровотока в различных звеньях системы МЦР.

Такие характеристики кровотока в МЦР, как скорость, интенсивность, наличие или отсутствие спазмов, шунтирующего кровотока, вазоконстрикций, их чередование, демонстрируют индивидуальные особенности ССС спортсмена и отражают такие качества, как выносливость, предрасположенность к различным видам нагрузок, степень отдачи во время тренировки или нагрузочного теста, степень тренированности.

Сочетание метода высокочастотной ультразвуковой допплерографии и традиционных методов диагностики позволит объективно оценивать функциональное состояние спортсменов, их физические, психоэмоциональные возможности и ресурсы.