ФОРМИРОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ К ГИПОКСИИ НАГРУЗКИ У СПОРТСМЕНОВ, СПЕЦИАЛИЗИРУЮЩИХСЯ В ПОДВОДНОМ ПЛАВАНИИ В ЛАСТАХ

Кузьмина Л.М., Филиппов М.М.

Национальный университет физического воспитания и спорта Украины

Аннотация. Изучались особенности устойчивости к гипоксии нагрузки и гиперкапнии спортсменов с разными аллельными вариантами генов, занимающихся подводным плаванием в ластах, на этапе специализированной базовой подготовки. Выявлено, что она во многом зависит от генетической детерминированности: соотношения аллельных вариантов полиморфизмов генов АСЕ и eNOS. У спортсменов с преимущественно аэробным энергообеспечением С-аллель полиморфизма промотора гена eNOS ассоциирована с экономичностью кардиореспираторной системы (в наибольшей степени у спортсменов с генотипом Т/С) и полиморфизмом I/D гена АСЕ. Выявленные взаимосвязи могут быть использованы как для направленного управления процессом развития специальной физической подготовленности спортсменов, так и для первичного отбора юных спортсменов. В исследованиях приняли участие 147 спортсменов - из них: 65 человек - спортсмены академической гребли и 82 спортсмена подводного плавания в ластах, и 84 - неспортсмены (студенты национальной музыкальной консерватории им. П.И. Чайковского, г. Киева).

Ключевые слова: спортсмены, гипоксия, гиперкапния, нагрузка, генотип, полиморфизм генов.

Анотацiя. Кузьмiна Л.М., Фiлiппов М.М. Формування стiйкостi до гiпоксii навантаження у спортсменiв, якi спецiалiзуються у пiдводному плаваннi в ластах. Вивчались особливостi стiйкостi до гiпоксii навантаження та гiперкапнii спортсменiв з рiзними алельними варiантами генiв, якi займаються пiдводним плаванням в ластах на етапi спецiалiзованоi базовоi пiдготовки. Виявлено, що в бiльшостi, вона залежить вiд генетичноi детермiнованостi: спiввiдношення алельних варiантiв полiморфiзму генiв АСЕ i eNOS. У спортсменiв з аеробним енергозабезпеченням С- алель полiморфiзму промотора гена eNOS асоцiйована з економiчнiстю кардiореспiраторноi системи (в бiльшостi у спортсменiв з генотипом Т/С) та полiморфiзмом I/D гена АСЕ. Встановлений взаемозв'язок може бути використаний для управлiння процесом розвитку спецiальноi фiзичноi пiдготовленостi спортсменiв, так i для первинного вiдбору юних спортсменiв. В дослiдженнях взяли участь 147 спортсменiв - з них: 65 чоловiк - спортсмени академiчного веслування i 82 - спортсмени пiдводного плавання в ластах, та 84 - неспортсмени (студенти нацiональноi музичноi консерваторii iм. П.I. Чайковського, м. Киева).

Ключовi слова: спортсмени, гiпоксiя, гiперкапнiя, навантаження, генотип, полiморфiзм генiв.

Annotation. Кuzmina L.M., Filippov M.M. Formation stability to load - related hypoxia of sportsmen, specializing in fin swimming. The studies of particularities of adaptation formation to load-related hypoxia and hypercapnia of sportsmen with different allelic gene variants involved in fin swimming at the stage of specialized basic training. Found that it is largely dependent on genetic determinism: correlation of allelic variants of polymorphisms gene ACE and gene eNOS. It is revealed the associated connection between ACE and eNOS gene polymorphisms and adaptation possibilities of athletes’ breathing and blood circulation systems. Sportsmen with mainly aerobic supply have C allele gene polymorphisms associated with cardiorespiratory system efficiency (mainly sportsmen with T/C genotype possess it) and I/D polymorphism of ACE gene. The revealed interconnections of certain ACE and eNOS gene polymorphisms combinations with efficiency of athletes’ cardiovascular systems which fin swimmers have could be used at the primary selection. In studies 147 athletes participated: 65 persons-athletes academic rowing and 82 athletes fin swimming, and 84 person - not athletes (students of the National Music Conservatory P.I. Tchaikovsky, Kyiv).

Keywords: athletes, hypoxia, hypercapnia, load, genotype, polymorphism of genes.

Введение.

Известно, что результаты современных спортсменов находятся на пределе человеческих возможностей, лишь некоторым из них доступны высокие спортивные достижения [7]. В видах спорта на выносливость работоспособность зависит, с одной стороны, от стадии, развивающейся при мышечной деятельности гипоксии нагрузки, а с другой, от индивидуальных возможностей включения механизмов ее компенсации [9]. В организации адаптивных реакций на гипоксические и гиперкапнические стимулы важную роль играют центральные механизмы регуляции [3, 4, 5], а также вероятен вклад определённых генов.

При занятиях подводным плаванием в ластах на спортсменов оказывается сочетанное влияние: гипоксии, связанной с задержкой дыхания, гипоксии нагрузки и гиперкапнии. В связи с этим, интересным представляется выяснение закономерностей формирования процессов адаптации спортсменов к одновременному воздействию этих факторов.

Предполагается, что адаптация спортсменов к одновременным гипоксическим и гиперкапническим воздействиям может зависеть от наличия комплекса определенных генов и их полиморфизмов [1, 2].

Работа выполнена в соответствии с планом НИР Национального университета физического воспитания и спорта Украины, г. Киев.

Цель, задачи работы, материал и методы.

Цель исследований - повышение специальной работоспособности спортсменов, специализирующихся в подводном плавании в ластах, в зависимости от их генотипической предрасположенности.

Методы и организация исследований. Использованы следующие методы: теоретический анализ и обобщение научно-методической литературы, педагогические методы (наблюдение, тестирование, эксперимент); физиологические методы (пульсооксиметрия, спирометрия и газоанализ, функциональные дыхательные пробы Штанге и Генча); методы математической статистики. ДНК выделяли из буккального эпителия при помощи набора реактивов DiatomTM DNA Prep (Biokom). Использовался молекулярно-генетический метод полимеразной цепной реакции. Поскольку физические качества и их функциональные составляющие наследуются полигенно, проводился анализ распространённости комбинаций аллельных вариантов двух генов АСЕ и eNOS у спортсменов подводного плавания в ластах (n=34), академической гребли (n=65), а также у неспортсменов (n=84). Степень гипоксии нагрузки определяли по соотношению значений потребленного кислорода к максимальной величине (МПК), а также изменениям функции кардиореспираторной системы (экономичность, эффективность, скорость разворачивания реакций и т.д.).

Педагогический эксперимент состоял из констатирующего и формирующего. Спортсмены в случайном порядке были разделены на две группы - экспериментальную (ЭГ) и контрольную (КГ). Спортсмены КГ занимались по учебной программе специализированной детско-юношеской спортивно - технической школы водных видов спорта (СДЮСТШ ВВС). Спортсмены ЭГ также занимались по программе подготовки СДЮСТШ ВВС, но с включением два раза в неделю следующих плавательных дистанций: спринтеры проплывали отрезки: 5х15 м,10х15 м, 2х50 м,4х50 м, 6х50 м, 8х50 м, 2х100 м, 4х100 м; стайеры - 4х50м, 12х50м, 16х50м, 4х100м, 6х100м, 8х100м, 16х100м, 32х100м. Задавались определенные режим и темп плавания.

Результаты исследований.

Установлено, что соотношение вариантов комбинаций генов у спортсменов, специализирующихся в подводном плавании в ластах, отличалось от того, что было определено в других группах обследованных (табл.1).

Таблица 1

Распространённость комбинаций полиморфизмов генов АСЕ и eNOS у спортсменов подводного плавания, академической гребли и неспортсменов

Комбинация полиморфизмов генов АСЕ и eNOS

Спортсмены подводного плавания в ластах, n=34

Спортсмены академической гребли, n=65

Неспортсмены, n=84

аллели,%

аллели,%

аллели, %

I/I-T/T

10,0

7,8

11,9

I/I-T/C

6,7

15,6

17,0

I/I-C/C

6,7

3,2

-

I/D-T/T

36,7

23,4

19,0

I/D-T/C

6,7

21,8

21,0

I/D -C/C

3,3

4,7

4,8

D/D-T/T

26,6

12,5

13,0

D/D-T/C

3,3

10,9

5,9

D/D-C/C

-

-

-

Наиболее распространёнными у спортсменов подводного плавания были комбинации I/D-T/T (36,7%) и D/D-T/T (26,7%). Для гребцов - академистов это были такие комбинации генов: I/D-Т/Т (23,4%), I/D-ТС (21,8%), I/I-Т/С (15.6%), D/D -Т/Т (12,5%), а комбинация D/D-С/С - генов отсутствовала. У неспортсменов встречаемость комбинации различных генов была такой: I/D-ТС (21%), I/D-Т/Т (19%), I/I-Т/С (17%), D/D -Т/Т (13%).

Для выявления взаимосвязи между генотипической принадлежностью спортсменов (юноши и девушки) и результативностью проплывания дистанций 200м и 50м проводился анализ распределения различных вариантов полиморфизмов гена eNOS в КГ и ЭГ (табл.2, 3).

Таблица 2

Результаты проплывания дистанций 200 и 50м спортсменами КГ с различными вариантами гена eNOS до и после педагогического эксперимента (n=24)

Дистанция, м

Генотип

Пол

Время проплывания дистанции, с

Δt, ρ

до эксперимента

после эксперимента

200 м

Т/Т

м

99,9

95,5

4*

ж

113,0

108,0

5*

Т/С+С/С

м

104,0

100,0

4

ж

113,0

110,0

3

50 м

Т/Т

м

20,83

19,16

2*

ж

23,28

22,05

1*

Т/С+С/С

м

21,0

19,9

1

ж

24,78

23,3

2

Примечание.* - изменения статистически достоверны

Таблица 3

Результаты проплывания дистанции 200м и 50м спортсменами ЭГ с различными вариантами гена eNOS до и после педагогического эксперимента (n=24)

Дистанция, м

Генотип

Пол

Время проплывания дистанции, с

Δt, ρ

до эксперимента

после эксперимента

200 м

Т/Т

м

97

85.5

12*

ж

110

104

6

Т/С+С/С

м

106

90

16*

ж

114

106

8*

50 м

Т/Т

м

20.5

18.0

2.5*

ж

23.0

21.5

1.5

Т/С+С/С

м

21.0

19.5

1.5

ж

24.0

22.0

1.7

Примечание.* - изменения статистически достоверны

Выявлена достоверная разница между результативностью проплывания дистанции 200 м и наличием генотипов Т/Т и Т/С + С/С у спортсменов ЭГ и КГ. Время проплывания дистанции юношами и девушками с генотипом Т/Т было меньшим, чем у тех, кто имел генотип Т/С +С/С.

Результаты проплывания дистанций 200 и 50м к концу педагогического эксперимента улучшились в обеих группах, но в ЭГ - более значительно.

У спортсменов, занимающихся подводным плаванием, по сравнению с не спортсменами, более высокими оказались величины ЖЕЛ, резервных объемов вдоха и выдоха.

Были выявлены существенные различия в функции кардиореспираторной системы: после проплывания дистанции 200м потребление кислорода возросло у юношей КГ на 3,59%, у девушек - на 3,9%, у юношей ЭГ - на 5,18%, и у девушек - на 5,25%. При этом были зафиксированы меньшие значения ЧСС после дистанции. В результате таких изменений возрос кислородный пульс, что свидетельствовало о повышении экономичности кислородтранспортной системы организма (табл.4).

Было выявлено, что дыхательный коэффициент после проплывания дистанции 200м был выше единицы, что может характеризовать активизацию анаэробного пути энергообеспечения и образования лактата. В конце макроцикла, особенно у спортсменов ЭГ, выраженность проявления этого механизма была меньшей.

Таблица 4

Характеристика изменений кардиореспираторной системы у пловцов-подводников КГ и ЭГ после проплывания дистанции 200 м в начале и в конце педагогического эксперимента

Показатели

Пол

Контрольная группа,
n=24

Экспериментальная группа, n=24

До
эксперимента

После
эксперимента

До эксперимента

После эксперимента

ЧСС, уд/мин-1

м

173,50±10,06

160,10±11,27*

167,46±5,98

162,69±4,66*

ж

179,36±7,31

167,21±179,36*

176,09±9,06

168,09±8,10*

Потребление кислорода, мл·мин-1кг-1

м

41,10±2,42

42,58±2,6*

40,62±2,43

42,72±2,53*

ж

36,00±2,04

37,41±2,33*

36,18±1,99

38,08±2,08*

Кислородный пульс, мл

м

16,6±0,02

18,4±0,027

17,2±0,01

18,9±0,02

ж

10,05±0,015

11,07±0,021

10,22±0,013

11,3±0,015

Дыхательный коэффициент, у.е.

м

1,12±0,05

1,05±0,03

1,13±0,05

1,01±0,03*

ж

1,18±0,05

1,11±0,06

1,2±0,04

1,11±0,04

Выделение СО2, мл·мин-1кг-1

м

45,88±1,06

44,75±1,67

45,88±1,11

43,14±1,56*

ж

42,26±1,07

41,53±0,86

43,40±1,93

42,11±1,44

Примечание *- изменения статистически достоверны

Результаты исследований показали что, в зависимости от особенностей генотипа спортсменов, использованные методические разработки, направленные на развитие устойчивости организма спортсменов-подводников в ластах к гипоксии и гиперкапнии, оказали разное влияние на реакцию кардиореспираторной системы организма на предъявляемые физические загрузки. Так, у спортсменов с Т/Т и Т/С+ С/С - генотипами в ЭГ, в отличие от КГ, было установлено достоверное увеличение потребления кислорода после проплывания дистанции 200м. Учитывая, что уровень спортивной квалификации спортсменов ЭГ значительно вырос, очевидно то, что это обусловлено расширением физиологического диапазона механизмов использования кислорода.

Таблица 5

Потребление кислорода пловцами-подводниками КГ и ЭГ с различными генотипами после проплывания дистанции 200м в начале и в конце педагогического эксперимента

Генотип

Пол

Контрольная группа, (n=24)

Экспериментальная группа, (n=24)

До

После

Δ,
мл·мин1кг-1

До

После

Δ, мл·мин1
кг-1

Т/Т

м

42,80±1,64

44,40±1,81

1,60±0,34

42,5±1,71

44,73±1,65

2,23±0,15*

ж

37,14±2,04

38,84±2,26

1,70±0,29

37,0±1,7

38,97±1,81

1,97±0,08*

Т/С+ С/С

м

39,40±1,82

40,76±1,93

1,36±0,15

39,0±1,5

40,99±1,57

1,99±0,07*

ж

34,86±1,35

35,99±1,35

1,13±0,11

35,20±1,92

37,02±2,03

1,82±0,1 *

Примечание. *- изменения статистически достоверны

За период педагогического эксперимента в КГ повысили свою спортивную квалификацию 62,5% пловцов, а в ЭГ - 79% (табл.6).

Таблица 6

Изменение уровней спортивной квалификации спортсменов-пловцов в ластах после эксперимента

Группы

Уровни спортивной квалификации

до эксперимента

после эксперимента

I р.

КМС

I р.

КМС

МС

Девушки

контрольная

10

2

4

6

2

экспериментальная

8

3

-

6

5

Юноши

контрольная

10

-

5

4

1

экспериментальная

10

3

3

9

1

Выводы.

1. Анализ литературы свидетельствует о том, что построение тренировочного процесса на этапе специализированной базовой подготовки необходимо проводить с учетом генотипических предрасположенностей спортсмена. В настоящее время уже выделены гены (и их вариации), которые ассоциированы с развитием в организме гипоксических состояний различного происхождения (полиморфизмы генов АСЕ и eNOS). Однако, до сих пор нет данных о генетических маркерах, ассоциированных с проявлением устойчивости организма к гипоксии, развивающейся у спортсменов, занимающихся подводным плаванием в ластах

2. Выявлено, что между наличием аллельных вариантов полиморфизмов генов АСЕ и eNOS и проявлением спортивной работоспособности имеется ассоциативная зависимость. У спортсменов-подводников в ластах достоверно повышена частота Т/Т генотипа за счет снижения частоты Т/С и С/С генотипов..

3. У спортсменов полиморфизмы генов eNOS и АСЕ ассоциированы с характером адаптационных возможностей систем дыхания и кровообращения к гипоксии нагрузки. Высокой экономичностью кардиореспираторной системы в подводном плавании обладают спортсмены с Т/С генотипом, а низкой - с С/С генотипом.

4. Применение на этапе специализированной базовой подготовки спортсменов специальных упражнений привело к повышению экономичности функционирования кардиореспираторной системы организма, повышению спортивной результативности: самым высоким был прирост результатов на дистанции 200 м у спортсменов ЭГ с генотипами Т/С и С/С (на 15,2%), меньшим - у спортсменов КГ с генотипом Т/С (прирост на 4,1%).

Литература.

1. Астратенкова И. В. Полиморфизм гена эндотелиальной no-синтазы и физическая активность. Генетические, психофизические и педагогические технологии подготовки спортсменов. - СПб., 2006. - C. 62-83.

2. Маньковська I. М., Древицька Т. I., Моiсеенко Е. В. Та спiвав Особливостi розвитку гiпоксичних станiв у людей з рiзними генотипами за С/Т полiморфiзмом гена HIF-1α. // Фiзiол. журн.-2010.-56, №2.с.165.

3. Голубинский Г. К. Экспериментальное обоснование использования скоростных упражнений в тренировке подростков, занимающихся подводным плаванием: дисс. ... доктора пед. наук: 13.00.04. - М., 1972. - 17с.

4. Коркушко О. В., Писарук А. В., Лишневська В. Ю. Вiковi особливостi реакцii кардiореспiраторноi системи на гiпоксiю // Фiзiологiчний журнал. - 2005. - Т.51., №6 - С. 11-17.

5. Мищенко В. С., Лысенко Е. Н., Виноградов В. Е. Реактивные свойства кардиореспираторной системы как отражение адаптации к напряженной физической тренировке в спорте. - К.: Науковий свiт, 2007. - 351 с.

6. Мищенко В. С., Павлик А. И. Чувствительность и устойчивость реакций системы дыхания к гипоксии как отражение адаптации к напряженной спортивной тренировке // Спортивная медицина. - 2008. - №1. - С. 55-65.

7. Орлов Г. Н. Исследование техники плавания под водой с моно ластом мужчин - спринтеров и её совершенствование : автореф. дисс. на соиск. науч. степени канд. пед. наук. - Л., 1982 - 20 с.

8. Платонов В. Н. Многоцикловые системы построения подготовки пловцов в течение года // Наука в Олимпийском спорте. - 2001. - №1- С. 11-32.

9. Филиппов М. М. Физиологические механизмы регуляции процесса массопереноса респираторных газов, развития и компенсации гипоксии загрузки при мышечной деятельности: дисс. ... докт. биол. наук. - К.,1986. - 416 с.

Информация об авторах:

Кузьмина Людмила Михайловна
kyzmina_l@mail.ru
Национальный университет физического воспитания и спорта Украины
ул. Физкультуры 1, г.Киев, 03680, Украина.

Филиппов Михаил Михайлович
filmish@ukr.net
Национальный университет физического воспитания и спорта Украины
ул. Физкультуры 1, г.Киев, 03680, Украина.

Поступила в редакцию 13.03.2012г.

Information about the authors:

Кuzmina L.M.
kyzmina_l@mail.ru
National University of Physical Education and Sport of Ukraine
Fizkultury str. 1, Kiev, 03680, Ukraine.

Filippov M.M.
filmish@ukr.net
National University of Physical Education and Sport of Ukraine
Fizkultury str. 1, Kiev, 03680, Ukraine.

Came to edition 13.03.2012.


 Home На главную   Library В библиотеку   Forum Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!