ДЕТЕРМИНАНТЫ ПОЛОВОГО ДИМОРФИЗМА И СПОРТ

Abstract

PROBLEMS OF SEXUAL DIMORPHISM IN ELITE SPORTS

L.G. Shakhlina, Dr.Hab.med., professor

National university of physical education and sport of Ukraine, Kiev

Key words: sexual dimorphism, female athletes, menstrual cycle, functional system of respiration, physical working capacity.

The system approach has been used to study medical and biological properties of the organism of sports-women, the effect exerted on the organism by the cyclic changes in the hormonal status and neurohormonal regulation of physiological systems, the function respiration system in particular, physical working capacity.

ПРОБЛЕМЫ ПОЛОВОГО ДИМОРФИЗМА В СПОРТЕ ВЫСШИХ ДОСТИЖЕНИЙ

Доктор медицинских наук, профессор Л.Г. Шахлина
Национальный университет физического воспитания и спорта Украины, Киев

Ключевые слова: половой диморфизм, спортсменки, менструальный цикл, функциональная система дыхания, физическая работоспособ ность.

К вопросу о проблеме. Игры XXVII Олимпиады в Сиднее в 2000-м году - это юбилейные Игры: празднуется столетие участия женщин в Олимпийских играх современности. Париж, 1900-й год. Впервые женщины участвуют в Играх II Олимпиады - одиннадцать участниц в двух видах спорта. В Атланте в 1996 г. уже 3684 женщины в 24 видах спорта и 108 видах программы претендуют на олимпийские медали. Быстрый рост спортивных результатов, биологические особенности женского организма, отсутствие научно обоснованной программы подготовки женщин в современном спорте высших достижений подчеркивают актуальность проблемы женского спорта. Frank W. Dick в статье "Женщина 2000" [24] пишет: "Мы все имеем одно общее качество - это то, что мы отличаемся друг от друга. Мужчины и женщины по какой бы то ни было причине обладают различными качествами. Мы должны уважать, ценить, развивать и уметь управлять различиями. Наше личное развитие в жизни должно быть направлено на то, чтобы быть лучше, чтобы мы могли дать обществу то положительное, что есть в нашем отличии: я считаю, что силой является различие". Половой диморфизм и связанные с ним физиологические особенности женского организма предопределяют необходимость специфики построения тренировочного процесса высококвалифицированных спортсменок [12, 17 - 24].

Природа наделила женщин сложными физиологическими процессами, которые не имеют аналогов у мужчин: менструальная функция, беременность, обеспечивающие основное биологическое назначение женского организма - способность к деторождению, продлению рода.

Два человеческих пола - это две противоположности. Изменение отношений между функциональными системами индивидуумов с различной половой принадлежностью в ответ на одни и те же внешние и внутренние воздействия тоже могут существенно отличаться [4, 13 - 18].

Среди функциональных систем организма особое место занимает репродуктивная система, главное назначение которой - воспроизводство потомства. Эта система реализует свое назначение в двух направлениях: одно ограничивается непосредственным осуществлени ем репродукции, другое  оказывает влияние на организм в целом, на все стороны его жизнедеятельности, способствуя его выживанию и самовоспроизведению. Полезный приспособительный результат, по П. К. Анохину [1], достигается благодаря взаимодействию репродуктивной системы и экзогенитальных (внеполовых) функциональных систем.

В процессе индивидуального развития человека чрезвычайно важна роль половых гормонов, которые характеризуются как высокой специфической активностью, так и широким спектром общебиологических воздействий. Поэтому факторы внешней или внутренней среды, приводящие к нарушению баланса половых гормонов, влияют не только на биологическое созревание и репродуктивную функцию, но и на особенности реагирования функциональных систем в зависимости от пола и возраста.

По данным В. Г. Ковешникова, Б. А. Никитюка (1992), среди множества различий наибольшая степень полового диморфизма присуща показателям длины тела, степени жироотложения, большинству дыхательных проб, показателям качества силы. Для массы тела в целом степень половых различий меньше, чем для ее отдельных слагаемых : масса жирового компонента больше у женщин, мышечная масса тела - у мужчин [4]. Таким образом, многосторонние морфологические особенности тесно связаны с функциональными проявлениями полового диморфизма, что, в свою очередь, обусловливает половую специфичность процессов адаптации организма к внешним воздействиям, и в частности к физическим нагрузкам. Для женщин чрезвычайно важна роль преимущественно эстрогенов и гестагенов, для мужчин - андрогенов. Степень насыщения организма половыми гормонами определяет их биологический эффект [3, 9, 10, 13 - 18].

Эстрогены - важное звено в цепи адаптационно трофических реакций организма, они обладают анаболическим эффектом, но несколько слабее, чем андрогены, определяют степень и характер распределения жировой клетчатки по женскому типу, усиливают рост тазовых костей, создавая женский тип пропорций тела, способствуют закрытию эпифизарных зон роста костей, препятствуют развитию остеопороза (рассасыванию костной ткани). Эстрогены подавляют эритропоэз (выработку эритроцитов), снижают тромбообразование, способствуют росту ударного и минутного объемов сердца, повышению сердечного выброса, увеличению объема циркулирующей крови, положительно влияют на трофику миокарда и сосудистый тонус.

Прогестерон, подобно эстрогенам, увеличивает систолический и минутный объемы сердца, частоту сердечных сокращений (ЧСС).

Прогестерон обладает натрийдиуретическим действием, уменьшает периферическое сопротивление кровеносных сосудов, что способствует снижению артериального давления [10, 13, 14, 16 - 18].

Эстрогены вызывают сужение просвета бронхиол за счет увеличения освобождения гистамина и серотонина, увеличивают легочное сопротивление. Прогестерон оказывает противопо ложное влияние - роль респираторного стимулятора. При его непосредственном влиянии увеличивается возбудимость дыхательного центра, улучшается проходимость бронхиол в результате увеличения их просвета, снижается общее легочное сопротивление - растет альвеолярная вентиляция, снижается тонус дыхательной мускулатуры [2, 10, 13 - 18].

Изменение баланса стероидных гормонов, в частности дефицит прогестерона и избыток эстрогенов, участвующих в регуляции водно-солевого обмена, усиливают реабсорбцию (обратное всасывание) натрия в почках, при этом повышается осмотическое давление, в результате для поддержания гомеостаза компенсаторно в организме задерживается вода, как следствие увеличивается масса тела в предменструальной и менструальной фазах цикла. Установлено влияние половых гормонов на эмоциональное состояние женщины [14, 23].

Все вышеизложенное свидетельствует о том, что репродуктивные и экзогенитальные функциональные системы тесно взаимосвязаны, а репродуктивная система, в свою очередь, оказывает разноплановое влияние на органы и ткани других функциональных систем, воздействуя на адаптацию, резистентность и реактивность организма женщин.

На протяжении менструального цикла (МЦ) в связи с созреванием в яичниках яйцеклетки и последующей овуляцией (выходом из фолликула зрелой яйцеклетки) в крови женщины изменяется концентрация половых гормонов, что дает возможность условно делить МЦ на фазы. Можно предположить, что эта группа гормонов обеспечивает адекватное приспособление женского организма к окружающей среде, в том числе и к спортивным тренировочным и соревновательным нагрузкам. Поэтому, возвращаясь к вопросу о менструальной функции, об особенностях ее становления (возраст менархе) и протекания у спортсменок, мы получаем важную информацию не только о физиологи ческих процессах в репродуктивной системе, но и о функциональной взаимосвязи между всеми системами организма. Своевременное половое созревание, нормальное становление и протекание менструальной функции у спортсменок составляют важную физиологическую основу функционально го потенциала их организма, оптимальных адаптационных возможностей к огромным физическим и психическим нагрузкам в современном спорте высших достижений.

Функциональное состояние и работоспособность спортсменок в разные фазы менструального цикла. Особенности функционального состояния, работоспособности и реакций организма женщин на многообразные раздражители могут находиться в зависимости от изменений гормонального состояния их организма на протяжении менструальных циклов. В наше время в последние три десятилетия во всем мире отмечается повышенный интерес к изучению ритмической организации процессов в организме [3, 9]. Интерес к биоритмам закономерен, поскольку ритмы господствуют в природе и охватывают все проявления живого - от деятельности субклеточных структур и отдельных клеток до сложных форм поведения организма. Многолетними исследованиями, выполненными в Киевском институте физической культуры и спорта (в настоящее время - Национальный университет физического воспитания и спорта Украины) профессором А.Р. Радзиевским совместно с учениками [12, 16, 18, 24], было установлено, что работоспособность спортсменок различных специализаций, проявление ими физических качеств на протяжении менструального цикла изменяются. В настоящее время в НУФВСУ на кафедре медико-биологических дисциплин продолжаются исследования функциональных возможностей женского организма. Изучаются физиологические механизмы влияния гормональной цикличности на изменения работоспособности спортсменок высокой квалификации с использованием системного подхода и применением современных физиологических, биохимических, психологических и педагогических методов исследования. Наши исследования азируются на концепции о функциональной системе дыхания (ФСД) (по А.З. Колчинской [5, 6, 7, 8, 11]). Именно ФСД обеспечивает удовлетворе ние кислородного запроса тканей благодаря легочной вентиляции и газообмену в легких, кровообра щению и дыхательной функции крови, обусловливающим транспорт кислорода кровью к тканям, благодаря тканевым механизмам, от которых зависят утилизация кислорода и весь процесс окислительного фосфорилирования с образованием основного источника биологической энергии - АТФ.

В наших исследованиях менструальный цикл мы рассматриваем как естественную биологическую модель циклических изменений содержания половых гормонов в крови женщины при изучении функциональных возможностей и работоспо собности спортсменок.

Цель проводимых исследований - изучить характер влияния циклических изменений гормонального статуса на состояние функциональной системы дыхания и работоспособность спортсменок в разные фазы менструального цикла.

Методы исследования. Обследовано 10 спортсменок высокой квалификации, специализирующихся в современном пятиборье. Возраст спортсменок 17 - 20 лет. Менструальная функция - в пределах физиологической нормы. Исследования проводились в каждую фазу цикла в динамике двух менструальных циклов.

В работе использован системный подход к оценке функционального состояния женщин-спортсменок. В условиях покоя (сидя) минутный объем дыхания (МОД), частоту дыхания (ЧД), дыхательный объем (ДО) определяли с использованием газового счетчика "Volumeter" (Германия). Газовый состав выдыхаемого воздуха определяли газоанализатором типа "Spirolyt-2" (Германия). Показатели дыхательной функции крови - содержание гемоглобина (Hb)  - определяли гемоглобин цианидным методом на фотоколориметре МКМФ-1, кислородную емкость крови рассчитывали по константе Гюфнера. Насыщение крови кислородом (SaO₂) регистрировали прибором "Oxyshuttle" (США). С  помощью этого же прибора регистрировали частоту сердечных сокращений (ЧСС). Артериальное давление измеряли по Короткову. Минутный объем крови (МОК), ударный объем крови (УО) рассчитывали по формуле Н.С. Пугиной. Общую физическую работоспособность определяли на велоэргометре при нагрузках ступенчато повышающейся мощности, включая максималь ную. Для анализа вклада легочной вентиляции и системного кровотока в регулировании кислородных параметров [5, 8] использовали компьютерные модели кислородных режимов организма (КРО) и модели системы дыхания (по А. З. Колчинской с соавт., 1978).

Фазы менструального цикла определяли по показателям базальной температуры тела, феномену "папоротника" при ежедневной их регистрации на протяжении двух МЦ. Результаты инструментального обследования обрабатывали статистически с использованием критерия Стьюдента.

Рис. 1. Функциональное состояние организма спортсменок (современное пятиборье) в покое: модельные характеристики в I, II, III и V фазах МЦ.

За исходное состояние приняты показатели в IV фазе цикла (окружность)

Результаты исследования. На основании анализа данных инструментальных обследований установленно, что изменения гормонального статуса на протяжении менструального цикла существенно влияют на состояние системы дыхания, кислородные режимы организма, работоспособность спортсменок. На рис. 1 представлены показатели дыхания, кровообращения в условиях покоя в разные фазы МЦ. Наиболее высокие показатели минутного объема дыхания (МОД) наблюдаются в фазе овуляции (III). В этой фазе легочная вентиляция (ЛВ) обеспечивается высоким дыхательным объемом (ДО) при относительно небольшой частоте дыхания (ЧД). Однако при этом в фазе овуляции, как и в предменструальной фазе (V), для которой характерно наиболее частое дыхание при наименьшем ДО, дыхание оказывается менее экономичным (по данным вентиляционного эквивалента - ВЭ), поскольку 1 л кислорода утилизиру ется организмом соответственно из 35,2 и 38,3 л воздуха, поступающего в легкие, тогда как в постменструальной (II) и постовуляторной (IV) фазах - только из 32,7 и 32,9 л.

Вероятно, наибольшее потребление кислорода в фазе овуляции обусловлено стимулирующим влиянием на клеточное дыхание эстрогенов, концентрация которых в этой фазе цикла наиболее высокая. Снижение порога чувствительности дыхательного центра к СО₂ в предменструальной и менструальной (I) фазах цикла [2,14,16-18], снижение бронхиальной проходимости и вентиляционной возможности дыхательных путей вследствие секреторных изменений под действием половых гормонов [2, 13, 14, 16 - 18] могут быть причиной компенсаторного увеличения ЧД и легочной вентиляции при снижении ДО в эти фазы цикла.

Для системы кровообращения характерно увеличение ЧСС (см. рис. 1) начиная с фазы овуляции, она достигает наибольших величин в предменст руальной фазе, что, возможно, связано с повышением тонуса симпатического отдела ЦНС начиная с фазы овуляции, тогда как до овуляции преобладает тонус парасимпатического отдела [14]. Увеличение ЧСС обусловливает увеличение МОК в постовуляторной особенно в предменструальной фазах. В фазе менструации минутный сердечный выброс наименьший, ударный объем (УО) на протяжении МЦ изменяется недостоверно, оставаясь наименьшим в фазе менструации. Величины гемодинамического эквивалента (ГЭ) и кислородного пульса (О₂СС) свидетельствуют, что кровообра щение наиболее экономно удовлетворяет кислородный запрос организма в I и II фазах цикла. Во второй половине цикла кровообращение становится менее экономичным : ГЭ достоверно возрастает, а О₂СС снижается.

Различное содержание гемоглобина в разные фазы МЦ определяет неодинаковую кислородную емкость крови (КЕК), составляя наименьшие величины в предменструальной и менструальной фазах (см. рис. 1).

Исследования на математической модели КРО выявили различную скорость поступления кислорода в легкие, альвеолы, различную скорость его транспорта артериальной и смешанной венозной кровью в зависимости от фаз МЦ. Как показано на рис. 2, максимальная скорость поступления кислорода в легкие наибольшая в фазе овуляции, достаточно большая - в менструальной и предменст руальной фазах. Скорость поступления кислорода в альвеолы, снижаясь, сохраняет по фазам цикла динамику доставки кислорода в легкие. Скорость массопереноса кислорода артериальной кровью постепенно нарастает от первой к пятой фазе цикла. Наименьшая скорость транспорта кислорода смешанной венозной кровью - в менструальной фазе, наибольшая - в предменструальной. Скорость потребления кислорода (q_aO₂ - q_vO₂) наибольшая в овуляторной и менструальной фазах цикла, самая низкая - в предменструальной фазе.

Рис. 2. Каскады поэтапной скорости доставки кислорода, его потребление (qO₂ и pO₂): в I-V фазах МЦ спортсменок, специализирующихся в современном пятиборье. I - в легкие; А - в альвеолы; а - артериальная; V - смешанная венозная кровь

Изменения гормонального статуса, состояния функциональной системы дыхания оказывают влияние на проявление физических качеств спортсменок, их работоспособность. Наши исследования свидетельствуют, что высокая экономичность функций систем дыхания и кровообращения, большой резерв дыхания в постменструальную (II) и постовуляторную (IV) фазы цикла обусловливают лучшую работоспособность спортсменок в эти фазы цикла по сравнению с овуляторной, предменструальной и менструальной фазами цикла (рис.3). Такая закономерность циклических изменений работоспособности, как общей, так и специальной, характерна для спортсменок разных спортивных специализаций (гребной спорт, спортивное и синхронное плавание, баскетбол, легкоатлетический бег) (Ю. А. Короп, А.Р. Радзиевский, 1975 - 1991; Л.Г. Шахлина, 1980; З.Р. Яценко, 1984 - 1990; Я. Зинас, 1992; Т. П. Степанова, 1993; Л. Г. Шахлина, 1980 - 1995).

Рис. 3. Предельная мощность - А  и общий объем выполненной работы - Б   у спортсменок, специализирующихся в современном пятиборье (р<0,05)

Таким образом, представленные результаты проведенных комплексных исследований свидетельствуют о том, что биологической особенностью женского организма является цикличность функций всех его систем в связи с изменением гормонального статуса на протяжении менструального цикла. В состоянии покоя функции системы дыхания, кровообращения, дыхательной функции крови и кислородных режимов организма женщин различаются в зависимости от фазы менструального цикла. Оптимальным гормональным фоном для вегетативных функций женского организма является его фон в постменструальную и постовуляторную фазы цикла, тогда как некоторое напряжение функций кислородтранспортной системы наблюдается в овуляторной, предменструальной и менструальной фазах. Поэтому в практике современного спорта при планировании тренировочной нагрузки должны учитываться функциональные возможности организма женщин. Перераспределение объема и направленности физических нагрузок даст возможность тренеру выполнить всю запланированную им месячную нагрузку, сохраняя при этом здоровье спортсменки - будущей матери, повышая возможности роста ее спортивных результатов и спортивного долголетия.

Литература

1. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. - М.: Медицина, 1975. - 447 с.

2. Демидов В.Н., Малевич Ю.К., Саакян С.С. Внешнее дыхание газо- и энергообмен при беременности. - Минск: Наука и техника, 1986. - 117 с.

3. Дильман В.М. Проблемы медицинской биоритмологии. - М.: Медицина, 1985. - 207 с.

4. Ковешников В.Г., Никитюк Б.А. Медицинская антропология. - Киев: Здоров'я, 1992. - 192 с.

5. Колчинская А.З. Кислородные режимы организма ребенка и подростка. - Киев: Наукова думка, 1973. - 320 с.

6. Колчинская А.З. (под общ. ред.). Вторичная тканевая гипоксия. Киев: Наукова думка, 1983. - 254 с.

7. Колчинская А.З. Механизмы действия традиционных и нетрадиционных средств повышения аэробной производительности спортсменов. Киев, Наука в Олимпийском спорте. Олимпийская литература, 1997, № 2, с. 58 - 63.

8. Колчинская А.З. Биологические механизмы повышения аэробной и анаэробной производительности спортсменов. //Теория и практика физической культуры, 1998, № 3, с. 2-7.

9. Комаров Ф.И. Хронобиология и хрономедицина. Руководство. -   М.: Медицина, 1989. - 399 с.

10. Крупко-Большова Ю.А. Патология полового развития девочек и девушек. - Киев: Здоров'я, 1990. - 229 с.

11. Лауэр Н.В., Колчинская А.З. О кислородном режиме организма// Кислородный режим организма и его регулирование. - Киев: Наукова думка, 1966, c.  3-15.

12. Радзиевский А.Р., Шахлина Л.Г., Яценко З.Р. и др. Физиологическое обоснование управления спортивной тренировкой женщин с учетом фаз менструального цикла//Теория и практика физической культуры. 1990, № 6, с. 47-50.

13. Репродуктивная эндокринология //Под ред. С. С. К. Йен, Р. Б. Джаффе /Пер. с англ.). - М.: Медицина, 1998, т. 1, 193-212, 269-318.

14. Руководство по эндокринной гинекологии. Под ред. Е. М. Вихляевой. - М.: Медицина, 1997, с. 5-95.

15. Соха Т.К. К проблеме диморфизма в современном спорте //Наука в олимпийском спорте.  Киев, 1995, № 2 (3), с. 24-30.

16. Старкова Н.Т. (под ред.). Руководство по клинической эндокринологии. - СПб.:: Питер. 1996, c. 400-445.

17. Степанова Т.П. Методические рекомендации по оценке специальной подготовленности спортсменок в синхронном плавании. - Киев: КПИ, 1991. - 16 с.

18. Шардин С.А. Пол, возраст и болезни. - Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 1994, с. 5-55.

19. Шахлина Л.Г. Медико-биологические основы управления процессом спортивной тренировки женщин: Автореф. докт. дис. Киев, 1995. - 32 с.

20. Шахлина Л.Г. Индивидуальный подход как одно из направлений совершенствования системы спортивной тренировки женщин. - Problemy Dymorfizmu Plciowego w Sporcie (cz. 4). Materialy Pokonferency jne IV Miedzynarodowej Konferenсji Naukowej. Katovice, 1997, p. 506- 515.

21. Яценко З.Р. Влияние циклических изменений эстрогенов на работоспособность и максимальное потребление кислорода у женщин //Физиолог. журн. АН УССР, 1984, т. 30, № 2, с. 202-207.

22.  Arend Bonen. Exercise - Induced Menstrual Cycle Changes. A. functional, Temporare, Adaptation to Metabolic Stress.  Sport. Med.  17 (6), 1994, р. 373 - 392.

23. Shakhlina L. Physical Fitness and Work Capacity of female Athletes in the Course of Menstrual cycle. The second scientific international conference for women sport "Women and child. Future vision from a sport perspective" Egypt, Alexandria, 1997, 102.

24. Shaklina L. Functional state, physical fitness of top women athletes, based on medical - biological characteristics of the female body. Lectures Given in the seminar of the IAAF Moscow Regional development centre. Dedicated to "Gear of Women in athletics, 1998". Moscow, 1998.

Поступила в редакцию 19.03.99

  На главную    В библиотеку    Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна!