Влияние уровня двигательной активности на формирование функциональных систем

Доктор медицинских наук Е.В. Быков Доктор биологических наук, профессор А.П. Исаев Кандидаты биологических наук А.В. Ненашева , С.А. Личагина А.М. Мкртумян, Южно-Уральский государственный университет, Челябинск

Оценка адаптационных возможностей и резервов организма учащихся представляет одну из сложных проблем современной физиологии, медицины, педагогики в связи со значительным возрастанием учебных нагрузок. Школьный фактор исключительно сложен по набору одновременно воздействующих на организм раздражителей и стимулов. Он включает в себя социальный, поведенческий, психологический и физиологический компоненты. Негативные тенденции в состоянии здоровья зачастую усугубляются некорректными педагогическими воздействиями, характерными для современной школы [4, 8, 11]. Медико-биологические исследования показывают, что обучение в школе носит стрессовый характер, а в критические периоды возрастного развития сопровождается снижением адаптационных возможностей организма, развитием целого ряда нозологических состояний. Наиболее значимым, на взгляд большинства исследователей, является гипокинезия [5, 7, 9]. Эта проблема особенно актуальна для учащихся школ крупного города: уроки физической культуры лишь на 10% ликвидируют двигательный голод, а естественная двигательная активность неуклонно снижается по мере перехода от класса к классу.

В условиях гипокинезии развиваются многочисленные нарушения обмена веществ, снижается резистентность организма, значительно ухудшается деятельность ССС: выявляются ее функциональные нарушения, низкие результаты кардиореспираторных проб у 66% [2, 3], 18 - 28% имеют повышенные цифры и 20% пониженные артериального давления [6].

Преобладание при гипокинезии катаболизма над синтетическими процессами в тканях и нарушение равновесия между этими фундаментальными процессами привели к тому, что современные российские дети в качестве основной причины дисгармоничного развития имеют низкую массу тела [1]. Показано, что учащиеся с недостаточным весом реже занимались в спортивных секциях, чем дети с нормальным весом, а дополнительную учебную нагрузку имели чаще. С другой стороны, гипокинезия влияет на распространение избыточной массы тела. Дети, которые смотрят телевизор не менее 4 ч в день, имеют более высокие показатели развития жировой клетчатки (р<0,001) и более высокий индекс массы тела (р<0,001), чем дети, смотрящие телевизор менее 2 ч в день [12].

Все вышесказанное позволило нам определить цель нашего исследования: изучить состояние здоровья учащихся с различным уровнем двигательной активности и предложить физиологические методы его коррекции.

Учитывая комплексный характер влияния уровня двигательной активности на организм, мы в своем исследовании опирались на положения теории Г. Селье о стрессе и П.К. Анохина и его учеников о формировании функциональных систем [10].

В соответствии с представлениями об общем адаптационном синдроме различают эустресс и дистресс. Эустресс, формирующийся под влиянием стрессоров, является благоприятной защитной реакцией, активирующей компенсаторно-восстановительные механизмы. Дистресс характеризуется развитием патологических состояний при чрезмерно длительном воздействии стресс-фактора на организм, каковым и является влияние гипокинезии. При этом ответ на стрессор индивидуален и преимущественно зависит от состояния организма на текущий момент. Таким ответом, в частности, является формирование функциональной системы. Согласно представлениям о функциональной системе в ее состав входят такие компоненты, как нервный центр, вегетативная и гормональная регуляция, метаболические процессы, что можно считать внутренними факторами приспособления организма к изменяющимся условиям среды, а также поведенческая регуляция как внешний фактор. Учитывая, что изменения в организме происходят на всех уровнях - от молекулярного до организменного, на наш взгляд, необходимо проведение комплексного исследования показателей указанных систем организма, объединенных в функциональную систему, использование многофакторного анализа материалов для последующего ранжирования отдельных факторов по их значимости. В таком случае будет возможным осуществить максимально точно дозированное воздействие на организм, в том числе выработку адекватной поведенческой реакции. Данное положение приведено в обоснование использованного нами комплекса исследований.

Организация и методы исследований. Исследования проведены в течение 1997 - 2000 гг. на базе МОУ школа №78, школа №118, гимназия № 26 г. Челябинска. В исследовании участвовали юноши 8-10-х классов, отнесенные по состоянию здоровья к 1-й и 2-й медицинским группам и на момент обследования не имевшие острых и хронических заболеваний. Было сформировано 4 группы в зависимости от уровня и характера двигательной активности: учащиеся, занимающиеся физическими упражнениями только в объеме занятий физической культурой (1-я группа, n=30), занимающиеся самостоятельно или в школьных спортивных секциях (2-я группа, n=30), занимающиеся в лыжной или конькобежной спортивной секции с направленностью физических нагрузок на развитие качества выносливости (3-я группа, n=20) и в секциях дзюдо и атлетической гимнастики с направленностью нагрузок на развитие качеств силы, специальной выносливости (4-я группа, n=25), 1-2-го спортивных разрядов.

Подвергнуты изучению показатели физического развития, физической подготовленности, физической работоспособности учащихся (проба Руфье-Диксона). Оценка уровня вегетативной регуляции и состояния гемодинамики осуществлена при помощи импедансной реографии, кардиоинтервалографии (компьютерная программа "КЕНТАВР" фирмы "Микролюкс", г. Челябинск). Проводились запись и спектральный анализ 500 последовательных кардиоциклов в горизонтальном положении и в ортостазе.

Для определения толерантности к гипоксии использована проба Штанге. Проводился биохимический анализ слюны для определения уровня активности каталазы по М.А.Королюк и соавт. (1988), гидроперекисей по И.А.Волчегорскому и соавт. (1989), белка и муцина с помощью реактива Бенедикта по методу Г.А. Кочетовой в модификации Э.А. Коробейниковой и Е.И. Ильиных (1996), лизоцима по О.В. Бухарину и соавт. (1974). Забор слюны осуществлялся с 9 до 11 часов утра. Всего исследовано 85 показателей. Полученные данные были подвергнуты статистической обработке общепринятыми методами вариационной статистики с помощью программ по обработке результатов научных исследований Microsoft Excel и Stadia для проведения факторного, регрессионного и кластерного анализа. Различия и наличие взаимосвязей считались достоверными при 95%-ном уровне значимости (p < 0,05).

Результаты исследований. При исследовании морфометрических и физиометрических показателей различия между группами в основном носили характер тенденции. Исключение составляли показатели массы тела у лиц 4-й группы и длины тела у лиц 3-й группы, где они были максимальными, что связано с влиянием спортивного отбора.

Наиболее значимы различия данных физической подготовленности. Так, резкий скачок силовой выносливости отмечался с 9-го класса, он наиболее выражен в 4-й группе и достоверно выше в 1-й группе по сравнению со 2-й. Показатели общей выносливости значительно возрастают у учащихся 8-го класса - лиц 1-й и 3-й групп, где темпы прироста максимальны. Уровень физической работоспособности в порядке возрастания: 2-я группа, 1, 4 и 3-я группы, индекс Руфье-Диксона соответственно составил 2,88 ед., 5,84 ед., 6,22 и 6,56 ед.

Результаты кардиоинтервалографии представлены в таблице.

Как видно из представленных данных, большинство показателей учащихся 1-й и 3-й групп соответствует уровню "удовлетворительной адаптации". Во 2-й группе показатели находятся в зоне "напряжения механизмов адаптации": существенно выше ИН и ЧСС, ниже - АМо% в сравнении с аналогичными показателями учащихся 1-й группы, в регуляции сердечного ритма отмечается преобладание симпатического отдела вегетативной нервной системы. 4-я группа близка по показателям к данным 2-й группы. Нормотония отмечена у 56,7%, симпатикотония - у 20%, ваготония - у 23,3% из числа обследованных нами лиц 1-й группы; 34,5; 44 и 23,5% - во 2-й; 38; 8 и 54% - в 3-й; 32 и 68% - в 4-й. Следовательно, в 4-й группе преобладающим является влияние центральных отделов регуляции сердечного ритма, что подтвердилось и при спектральном анализе сердечного ритма.

Анализ данных гемодинамики выявил в 4-й группе более высокие показатели УО (118,16±5,52 мл), сократимости (по показателю Хитер-индекса - ХИ: 19,45±2,12 ед.); в 3-й более низкие - ЧСС, систолического давления (102,42±2,12), "двойного произведения" в состоянии покоя. Более значительные различия наблюдались при ортопробе. Так, у лиц 1-й и 3-й групп отмечена тенденция к снижению систолического давления и МОК (за счет уменьшения УО при умеренном росте ЧСС), снижение ХИ и фракции выброса выражены умеренно. Показатели индекса напряжения и "двойного произведения" возросли также умеренно. Все это характеризует адаптивную реакцию гемодинамики на пробу активного ортостаза. Во 2-й группе у 45% учащихся выявлено наличие дизадаптивных реакций при ортопробе (увеличение УО, ХИ, значительный прирост ЧСС, ИН, САД, соотношения фаз изгнания и предызгнания). При переходе в вертикальное положение индекс напряжения увеличился до 198,64±21,34 и 283,44±22,86 ед. соответственно в 1-й и 2-й группах (р<0,001). Такое изменение этого интегрального показателя свидетельствует об усилении напряжения адаптации во 2-й группе у лиц с гипокинезией. Аналогичные результаты в 1-3-й группах (40% лиц с дизадаптивными реакциями). Спектральный анализ подтверждает полученные данные. Так, у лиц 1-й и 3-й групп преобладает вклад высокочастотных и барорегуляторных колебаний (0,01 - 0,1 Гц) основных показателей гемодинамики (артериальное давление, ЧСС, УО, фракция выброса, амплитуда колебаний аорты и периферических сосудов нижней конечности), во 2-й и 4-й более выражено влияние медленноволновых (барорефлекторных и метаболических) составляющих спектра. Ортостаз усиливает глубину различий. Следовательно, гипокинезия приводит к ослаблению влияния парасимпатической регуляции. Отмечаемое преобладание более высоких уровней регуляции у лиц 2-й группы характеризуется снижением выраженности дыхательной аритмии в покое и менее адаптивным реагированием на ортопробу, что отражает большую напряженность функционирования ССС.

Результаты кардиоинтервалографии учащихся с различным уровнем двигательной активн о-сти (в положении лежа, М±т)