Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Системные перестройки газового гомеостаза в условиях произвольно программируемой дыхательной деятельности человека

Л л'' 0 ■-!

Ордена Ленина Академия медицинских наук СССР

Научно-исследовательский институт нормальной физиологии имени П. К. Анохина АМН СССР

На нрана\ рукописи

ФУДИН Николай Андреевич

СИСТЕМНЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ ГАЗОВОГО ГОМЕОСТАЗА В УСЛОВИЯХ ПРОИЗВОЛЬНО ПРОГРАММИРУЕМОЙ ДЫХАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

14.00.17— Нормальная физиология

Л вторефераг

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Минск — 1990

Работа выполнена в лаборатории социальной физиологии НИИ нормальной физиологии имени П. К. Анохина АМН СССР

Научный консультант — доктор медицинских наук,

профессор, академик АМН СССР Судаков К. В.

Официальные оппоненты — доктор медицинских наук,

профессор Борисюк М. В. доктор медицинских наук, профессор Коваленко Е. А. доктор биологических наук, профессор Кислнцин Ю. А.

Ведущие учреждения—Московская медицинская академия

имени И. М. Сеченова МЗ СССР

Зашита состоится « О^, С199 О г. в « » часов на заседанийСпециализ^иро&итТюго совета Д 006.11.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Институте физиологии Академии наук БССР (220725, Минск, ул. Скорины, 28).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии АНБ СССР.

Автореферат разослан « года

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат биологических наук

ДЕДЮЛЯ Э. Г.

/ ;т; . | ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

.—

Актуальность проблемы. Актуальность научной проблемы определяется не только ее теоретической, но и практической значимостью. В настоящей работе» исходя из теории функциональных систем (П.К.Анохин, К.В.Судаков), впервые предпринята попытка проанализировать физиологические закономерности влияний на газовый гомеостаз организма (рН, РсСО^, РсО^), путем произвольных корковых влияний на внешнее звено саморегуляции функциональной системы дыхания (ФСД). Такой подход имеет важное значение не только с теоретической точки зрения, но и с практических позиций для понимания механизмов целенаправленного управления дыханием в экстремальных условиях жизнедеятельности человека, а также в клинической и спортивной практике.

Цель и задачи исследования, Глазной целью исследования являлось: в процессе длительного эксперимента изучить физиологические механизмы перестройки функциональной системы дыхания и, соответственно, газового гомеостаза у испытуемых людей при произвольно гиповентиляционных воздействиях на внешнее звено <§СД„ При этом ставилась задача выяснить системные механизмы произвольного формирования нового стереотипа дыхания и его устойчивости. Для достижения указанной цеди решались следующие задачи:

1. Выявление специфики влияния различных видов локомоторной деятельности человека на функциональную систему дыхания.

2. Выявление оптимально экономной структуры дыхательного акта у лиц различного уровня тренированности и вида локомоторной деятельности.

3. Создание экспериментальной модели структуры дыхательного акта при произвольно гиповентиляционной методике дыхания.

4. Изучение влияния произвольно гиповентиляционных воздействий на внешнее звено саморегуляции ФСД и показатели газового гомеостаза у лиц различного вида локомоторной

деятельности, уровня тренированности и;режима физических нагрузок.

5. Исследование устойчивости и эффективности произвольно созданного нового стереотипа дыхания в условиях

а) гипоксии гор;

б) во время дыхания в замкнутом пространстве.

6. Исследование влияния произвольно гиповентиляцион-ных воздействий на дыхательные показатели газового гомеос-таза и продукты углеводного обмена при различных режимах вентиляторной гипоксии в сочетании с мышечной нагрузкой.

7. Исследование одноразовых влияний вентиляторной ги^ поксин в сочетании с мышечной нагрузкой на биологически активные вещества крови;

Научная новизна. В работе впервые показана возмокностг произвольного влияния со стороны внешнего звена ФСД на газовый гомеостаз. На данной основе показана возможность создания и длительного сохранения нового стереотипа дыхания.

Установлены индивидуальные особенности произвольных влияний на внешнее и внутреннее звено ФСД. Установлено, чтс произвольно гиповентиляционные воздействия приводят к выраженный изменениям внешнего звена саморегуляции дыхания: частоты дыхания (ЧД), дыхательного объема (ДО), минутного объема дыхания (МОД), поглощения кислорода (Ш^), коэффициента использования кислорода (КИО^).

Выявлены ранее неизвестные закономерности изменения газового гоыеостаза и перехода метаболизма на новый уровень функционирования в результате произвольных влияний на внешнее звено саморегуляции ФСД.

Раскрыта поэтапная последовательность вовлечения различных компонентов §СД в формирование нового устойчивого стереотипа дыхания под влиянием произвольно гиповентиляци-оиных воздействий.

Теоретическое значение. Полученные данные углубляет существующие представления о физиологических закономерностях и механизмах произвольного управления дыханием. В работе показана возможность произвольного влияния внешнего звена саморегуляции дыхания на внутреннее звено $СД, что

зткркчао? козые персяэятявн для пскиканяя изхакгзмст! яроиз-золышх влияний на вегетативные функции челозека.

Результаты проведенных исследований показали взаимодействие между произвольным влиянием на дыхательный центр з нейрогуморальнынн иеханизмшш дыхания. Обнаружено, что на роне произвольных изменений легочной вентиляции и газообмена мехаикэш саморегуляции дыхания функционируют на новом физиологическом уровне. '

В работе показана возможность путем произвольного воздействия на внешнее звено «СД создать новый стереотип дыха-ш, осуществляющейся на новом уровне газового гомеостаза.

Практическая значимость работы. На основе подученных данных разработана и апробирована методика гиповентиляцион-ной тренировки человека, которая заключается в целенаправ-кенннх произвольных воздействиях с помощью оловесной инструкции на внешнее звено саморегуляция дыхания с последующими изменениями газового гомеостаза и формированием нового стереотипе. дыхания. Экспериментально обоснована методика произвольно г шювентиляционных тренировок, снмяалщих вентиляторную чувствительность х гаперкапкическки стимулам и по-зыз?аащях устойчивость человека к двигательной и высокогорной гипоксии я гипонсии замкнутого пространства среды обитания .

Предложенная ?летодмна и ее модификации ыогут быть использованы в клинической, производственной, военной, спор-<?дг,яой и других формах деятельности человека, т.е. в тех случаях, когда необходима коррекция дыхательных функций, а также целенаправленная подготовка для выполнения дыхательных режимов при длительном пребывании и янзнедеятельности человека в измененной газовой среде обитания..

Апробация заботы.и внедрение. Основные положения и результаты диссертационных исследований опубликованы в 34 научных работах. По иатерналам диссертации издано 5 методических пособий. Методические пособия широко используются при подготовке спортсменов высшей квалификации (горные лыжи, легкая атлетика, конькобежный'спорт и т.д.), а также в практической работе ряда учреждений МЗ СССР.

Материалы диссертации докладывались на -8-й Всесоюзной конференции по кортико-висцеральным взаимоотношениям в норме патологии (Целиноград, 1969), на научно-методической конференции по физической культура и спорту (Красноярск, 1970), на Всесоазной конференции "Система восстановительных процессов в спорте" (Ёреван, 1973), на Всесоюзном симпозиуме по проблеме использования условий гор в системе подготовки спортсменов высшей квалификации (Алма-Ата, 1974), на Х1У Всесоюзной конференции по физиологии и биохимии спорта (Москва, 1976), на советско-американском симпозиуме по спортивной медицине и биохимии спорта (Москва, 1979), на Всемирном научном конгресса "Спорт в .современном обществе" (Тбилиси, 1980), на заседании Совета медико-биологических проблем ВНИИФК (Москва, 1982), на итоговой научной сессии НИИ нормальной физиологии имени П.К.Анохина АМН СССР (Москва, 1989), на выездном Пленуме проблемной комиссии "Механизмы системной организации физиологических функций" - "Системные механизмы гомеостаза" (Гродно, 1989), на Всесоюзном совещании "Транспорт кислорода и антиоксндонтные системы" (Гродно, 1989), на Заседании секции общих вопросов физиологии Московского физиологического общества (Москва, 1990).

Теоретические и практические фрагменты работы используются в лекционном курсе на кафедре нормальной физиологии Московской медицинской академии имени П.М.Сеченова МЗ СССР.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, главы с описанием программы и методики исследования, главы с изложением материалов собственных исследований, а также обсуждения и выводов исследования.

Работа содеряит 237 страниц машинописного текста, имеется 31 рисунок и 17 таблиц. Список литературы включает 215 наименований отечественных и 103 зарубежных автора.

ПРОГРАММА И ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

Программа собственных исследований предусматривала на основе теории фнукцк о нал ь них систем (ТФС) изучение физиоло-гичвзких механизмов изменения функции внешнего дыхания к

газообмена, газового гомеостаза, продуктов углеводного обмена, а также биологически активных вещзств крови в результате произвольно гиповентиляционных воздействий на внешнее звено саморегуляции ФСД.

Объектом исследования явились липа мужского пола (276; человек) различного уровня тренированности и вида локомоторной деятельности в возрасте от 18 до 25 лет. Из них спортсменов высших разрядов - 151 чел., занимавшихся физической культурой а спортом » 82 чел., практически здоровых лиц, но не занимавшихся физической культурой и спортом -43 чел. Реализация научно-исследовательской программы осуществлялась в б этапов:

1. Исследование функции внешнего дыхания и газообмена и выявление экономной структуры дыхательного акта у лиц различного уровня тренированности и вида локомоторной деятельности (109 чел.).

2. Апробация разработанной методики гипозонтиляционко-го дыхания с использованием экономной структуры дыхательного акта на испытуемых различного уровня тренированности и зида локомоторной деятельности (61 чел.).

3. Изучение физиологических механизмов формирования нового стереотипа дыхания и его устойчивости при произвольно гиповентиляционных 'воздействиях на внешнее звено саморегуляции дыхания у горнолыхнихов (40 чел.). Исследования этой группы проводились на этапе предгорной подготовки и в условиях гипоксии гор (2200-2500 и над уровнем моря).

4. Исследование устойчивости и эффективности вновь выбранного стереотипа дыхания у испытуемых лиц (27 чел.) во время дыхания в замкнутой исистеме с измененной газовой средой.

5. Исследование основных дыхательных показателей газового гомеостазь и углеводного обмена у испытуемых лиц

(29 чел.) в процессе произвольно гиповентнляционных воздействий на внешнее звено саморегуляции дыхания.,

6. Изучение влияния произвольно создаваемого вентиляторного и метаболического ацидоза на биологически активные вещества крови у испытуемых лиц (20 чел.).

штода ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Исследование функции внешнего дыхания и газообмена,

С целью объективного контроля и получения графической

записи в реальном масштабе времени изучение функции внешнего дыхания и газообмена осуществлялось с использованием спирографа марки СГ-1М. Полученные абсолютные величины в каждом конкретном случае сравнивались с так называемыми должными величинами и выражались в процентах. *

2. Методы определения газов крови и продуктов углеводного обмена.

После забора капиллярной крови общепринятым методом с использованием автоматического газоанализатора датской фирмы "Радиометр" определялись параметры дыхательных показателей газового гомеостаза (рН, РсС0£, и пРОДУк*°в углеводного обмена (лактат, пируват, глюкоза).

3. Методы определения биологически активных веществ крови.

Для определения гормональных соединений и олигопепти-дов общепринятым методом производился забор 10 мл венозной крови, которая после обработки на центрифуге анализировалась с помощью радиоиммунного метода.

4. Математическая обработка.

Анализ и обработка результатов эксперимента осуществля лись ? помощью общепринятых математических методов и пакета прикладных программ "Статистика" на ЭВМ СЫ-4. Определялись межгрупповая и внутригрупповая достоверность полученной информации. Критерием оценки значимости различий служил Т-критерий Стьюдента.

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

I. Сравнительная характеристика показателей ФСД у лип различного уровня тренированности и вида локомоторной деятельности.

Общеизвестно, что многообразие профессионального труда спортивной, военной и бытовой деятельности человека предъявляют к организму человека и его функциональным системам особые физиологические требования (Ю.М.Шапкайц 1979, 1980;

В.В.Михайлов IS70, 1983; К.В.Судаков IS86; А.Л.Дмитриев 1988; В.Б.Матов 1983; Н.Б.Дмитриева и др. 1989). При этом наиболее выраженные изменения наблюдаются со стороны ФСД, т.к. именно ей отводится первостепенная роль в поддержании газового гомеоетаза и обеспечении метаболических нужд организма в различных условиях его жизнедеятельности.

Целью исследований явилось изучение влияния специфики физической деятельности на ФСДа ее временные и объемные параметры, а также газообменные функции у лиц различного уровня тренированности и вида локомоторной деятельности, а также выявление'экономной структуры дыхательного акта.

Под наблюдением находились 109 чел.: I группа - лица, не занимающиеся физической культурой и спортом, - 21 чел., П группа - лица, занимающиеся физической культурой и спортом, - 23 чел., Ш группа - спортсмены, занимающиеся лыжными гонками, - 23 чзл„, 1У группа - спортсмены, занимающиеся плаванием, - 20 чел,, У группа - спортсмены, занимающиеся тяжелой атлетикой, - 22 чел.

Спирографичесхие обследования испытуемых в состоянии покоя, на I и 6 минуте после дозированной физической нагрузки (30 приседаний на 30 сек) выявили достоверное (р 0,005) меягрупповое различие в показателях ЧД, МОД, nOg и KMOg, особенно у испытуемых I и П групп, в сравнении с Ш, 1У и У группами. При атом отмечались более низкие показатели ЧД у испытуемых, занимавшихся лыжными гонками -11,95-0,305 в мин., плаванием - 9,000^0,598 в мин., и тяжелой атлетикой - I0,22iQ,509 в мин. У испытуемых I и П групп этот показатель соответственно равнялся 16,61^0,470 в мин. и 14,69^0,364 в мин. Общеизвестно, что величина легочной вентиляции зааисит'от индивидуальной устойчивости организма к двигательной гипоксии, т.е. с повышением этой устойчивости снижается ЧД и МОД при увеличении KHOg. Дозированная физическая нагрузка вызвала адекватную реакцию со стороны аппарата вентиляции и газообмена у испытуемых спортсменов Ш группы: ЧД = 16,60 - 0,313 в мин/, МОД = 23,53 ± 1,058 л/мин., КИ02 . 41,73 ± 1,678 мл;

IV группы: 4^=13,86*0,862 в ш., ИОД«23,26±1,53 л/мин., КИ0£=52,70-0,960 мл; У группы:'ЧД=»14,36*0,740 .в шш., МОД» 23,80*1,209 л/шга,, КИ02=38,04±1,225 мл. У испытуемых

I группы дозированная физическая нагрузка вызвала значительное увеличение ЧД-£20,28±0,708 в мин.) к М0Д-(87,69± 58,14 л/мин.). Аналогичная, но менее выраженная динамика указанных показателей отмечена и у испытуемых П группы (ЧД=19,60-0,650 в мин., Ы0Д=29,36±1,770 ¿/мин.).

Результаты исследования ФСД у испытуемых 1,П,Ш,1У и

V групп еще раз подтвердили ранее высказанную мысль о том, что локомоторная деятельность человека характеризуется разбитием специальных физических качеств, сопровождающихся определенными вегетативными сдвигами. Характерной особенности^ вегетативного обеспечения испытуемых лиц 1У и У групп явилось не только эконоыизация фнунций внешнего и внутреннего звена саморегуляции ФСД, но и изменения паттерна дыхания, состоящего из вдоха-выдоха и паузы. По нашему мнению, формирование экономного паттерна дыхания явилось результатом произвольных задержек дыхания во время выполнения специальной работы в указанных видах спорта. В дальнейшей нашей работе экономный паттерн дыхания, состоящий из вдох-выдоха и паузы, выявленный у плавцов к тяжелоатлетов был взят нами за основу в построении методических приемов и подходов при произвольно программируемой дыхательной деятельности человека.

2. Методическое построение занятий с использованием произвольно гиповентиляционных воздействий на внешнее звено

т.

Для осуществления ранее поставленных задач нами разработана и апробирована экспериментальная методика произвольно гиповентклйционннх воздействий на внешнее звено ФСД, в основе которой лежит ранее выявленная экономная модель структуры двхательного акта, состоящего из вдоха-выдоха и паузы.

Методика произвольно гиповентиляционной тренировки состоит из трех этапов:

1. Подготовительный (5-10 дней),

2. Основной - тренировочный (10-15 дней),

3. Специальный - заключительный (10-15 дней).

Ке. подготовительном этапе занятий в результате произвольной установки на уменьшение облигатного уровня легочной вентиляцик дыхание осуществляется по схеме: вдох -1,2 сек, выдох - 1,5 сек, пауза - 3-5-10 сек. При этом у занимавшихся создается "гиповентиляционниЯ эффект" с частотой дыхания 8-12 циклов в I мин. Гипервентиляциокные дыхательные упражнения выполнявтся по словесной инструкции в соответствии с произвольной установкой ежедневно по 30-40 мин, сидя в покое. Кроиз того, всем занимающимся после пробуждения и перед засыпанием рекомендуется дышать по указанной схеме уреженного дыхания в течение 25-30 мин. Первичное формирование нового стереотипа дыхания и' угасание старого зависят от индивидуальных особенностей занимающихся: паттерна дыхания, психофизиологических особенностей личности, индивидуальной переносимости гипоксического и гиперкапничес-кого стимула, исходного состояния ФСД и сердечно-сосудистой системы, общего уровня физической подготовленности и т.д.

На 2-основном тренировочном этапе занятий преследуется цель - закрепление вновь выработанного стереотипа урезанного дыхания с использованием физических упражнений. На данном этапе, помимо двухразовых самостоятельных занятий в состоянии покоя (утром и вечером по 30-40 мин), проводятся ежедневные 45-60 мин. тренировки» Вся тренировочная работа в этот период (пробегание отрезков дистанции, повторение скоростно-силовых упражнений и т.д.) осуществляется на фоне произвольно гиповентиляцнонного дыхания я дозированных (от 15 до 30 сек) задержек дыхания после нормального выдохе.. При такой форме занятий предполагается не только закрепить новый стереотип эконокно-уреженного дыхания, но и повысить гипоксичесяух) устойчивость занимающихся.

К концу второго этапа занятий в результате произвольно гнповентиляционных тренировок с использованием физических упражнений, формируются дополнительные, навыки экономного использования резервных возможностей ФСД.

На третьем заключительном этапе произвольно гиповенти ляционных тренировок .преследуется цель дальнейшего закрепления вновь выработанного стереотипа дыхания и расширения двигательных навыков, при выполнении специальной работы в избранном виде спорта. В этот период сохраняется структура ежедневных 2-разовых самостоятельных занятий по 30-40 мин. "и основной тренировки по 45-60 мин. В конце 3-го периода, т.е. через 25-40 дней непрерывных занятий в результате мышечных и произвольно гипервентиляционных воздействий на внешнее звено ФСД на фоне снижения общего объема вентиляци) и повышения KüOg у занимающихся формируется объективно подтверждающаяся новая более эффективная структура дыхательного акта (8-12 циклов в I мин).

3. Влияние произвольно-гиповентиляционных воздействий на внешнее звено ФСД у лиц различного уровня тренированное и режима физических нагрузок.'

На основе TSC была предпринята попытка с принципиальш новых позиций изучить экспериментальные данные произвольно гиповентиляционных воздействиях на ее внешнее звено. С это! целью исследовались 3 группы испытуемых.

I группа (19 чел.) - спортсмены П-Ш разрядов, занимавшиеся легкоатлетическим бегом на 800-1500 а.

Q группа (20 чел.) - лица, занимающиеся физической культурой в объеме вузовской программы.

Ш группа (22 чел.) -• по уровню физического развития и подготовленности была нелогична II группе и служила в наших исследованиях контрольной.

Первая и вторая группы испытуемых на протяжении 30 дней занятий физической культурой и спортом использовал! разработанный нами произвольно гиповентиляционный метод тренировки. При этом I группа применяла предложенный нами метод произвольно гиповентиляционной тренировки с использованием физических упражнений, а П группа использовала

данный метод в состоянии покоя. У испытуемых I и П групп исследовались показатели функции внешнего дыхвнкя и газообмена б состояния покоя,. на I и б мин. после досле дозированной физической нагрузки до начала эксперимента, а также на 10, 20 и 30 дни занятий. Контрольная - Ш группа испытуемых обследовалась по указанной схеме до начала и в конце эксперимента.

Первичные обследования испытуемых I и П групп выявили достаточно достоверное различие по средним показателям ЧД, ДО, ПО^ и КИО^как в состоянии покоя, так и на I и 6 пин. после дозированной физичесхой нагрузки.

Обследования испытуемых I и П групп на 10 день тренировок с использованием произвольно гиповентиляционного метода воздействия на внешнее звено ФСД выявили значительное увеличение ЧД во П-й группе - с 13,35-0,582 в I мин. до 16,35*0,799 в I мин. при практически неизменившихся показателях ЧД в I группе (соответственно с 11.10*0,489 в мин. до 12,89*0,529 з глин.). Дозированная физическая нагрузка вызвала параллельное увеличение ЧД з обеих группах при сохранении предшествовавшей тенденции достоверного (р 0,005) мел-группозого различия.

Обследования испытуемы:: на 20 день занятий выявили достоверное межгрупповое различие практически по заем показателям. В I группе: ЧД=8,947*0,416 з мин, Д0=б49,3*43,47 мл, КИ02=70,83*0,483 мл. Во П группе: ЧД»П,40-0,483 в мин., Д0=573,0*32,18 мл, КИ02=55,13*4,091 мл. Сопоставляя динамику показателей функции внешнего дыхания и газообмена у испы-¿•уеыых лиц. прошедших курс гиповентиляционных тренировок в течение 30 дней, обращали на себя внимание более выраженные изменения изучаемых показателей у испытуемых I группы, использовавших мкшечкыэ нагрузки на фоне произвольно гмповен-таляпионкого днхаиия: ЧД=8,316*0,453 з пин., Д0=646,7-45 ,76 цл, Ш'Ю2=76,07*5,634 ил.

Во II группа динамика этих показателей была менее выра-иека ЧДЛО,35*0,399 в мин., Д0=597,5*26*87 мл, КИ02=66,56* 5,1.17 мл. Характерной особенностью нового стереотипа дыха-кия явилось редкое дыхание (6-6-10-12 циклов в мин. и

повышение КИС^). Аналогичные данные приведены В.В.Миняевы'м (1976), И.С.Бреславом (1980), А.А.Агаджаняном и др.(1987))

4. Произвольно созданный на этапе предгорной подготов ки горнолыжников новый стереотип дыхания и его устойчивост и эффективность в услоеиях гипоксии гор.

Для решения поставленной задачи на этапа предгорной подготовки горнолыжников использовалась произвольно гипове: тмляцяонная методика тренировки. Все испытуемые (40 чел.)^ на протяжении 5-12 лет регулярно от 2 до 5 месяцев в году тренировались и выступали на соревнованиях в условиях гипо; сии гор (2200-2500 м над уровнем моря). С использованием произвольно гиповентиляционного метода в течение 2 месяцев тренировалась основная группа (20 чел.). Равноценная основной контрольная группа (20 чел.) тренировалась по общеприш той методике.

Через 2 месяца непрерывных занятий отмечалось паралле; ное снижение средних показателей ЧД с 12,00*0,516 в мин. дс 10,00*0,390 в мин. в основной и с 13,50*0,495 в мин. до 11,20*0,497 в мин. в контрольной группе. Снижение ЫОД в основной группе до 5,686*0,146 л/мин. было связано не только с уменьшением ЧД, но и ДО (с 595,2*28,80 мл до 582,8*28,54 мл). Характерно, что дозированная физическая нагрузка (30 глубоких приседаний за 30 сек) в основной группе в сраЕ нении с данными покоя вызвала увеличение МОД на 17,2 л/мин, б то время как в контрольной группе этот показатель был равен 20,8 л/мин. При более низких показателях П0£ - 254,7* 6,183 мл, в основной группе отмечалось достоверное увеличение КЙ02 - 45,38*1,625 мл.

В контрольной группе эти показатели равнялись соответственно 271,0*7,178 мл и 39,30*1,192 мл. При этом в контрод ной группа имело место достоверное увеличение показателей ЕЕЛ - 7,120*2,740 л в сравнении с 4,660*0,124 л исходных данных.

Дальнейшие контрольные обследования наблюдаемых спортсменов на 10, 20 и 30 дни пребывания в горах, дали возможность проследить за динамикой изменения показателей функции внешнего дыхания и газообмена в период акклиматизации к

среде и адаптации к тренировочный и соревновательным нагрузкам, При этом выявилась прямая зависимость положительных физиологических изменений г &СД у спортсменов основной группы от использования ИМИ ПРОИЗВОЛЬНО ГИНОБЗНТйЛЯЦИОННО— го метода, тренировок на этапе предгорной подготовки.

На 10 день пребывания в горах з основной и контрольной группах отмечалось незначительное увеличение средних показателей ЧД - 12,<±9^0,515 в мин. основной и 13,31-0,490 в мин. контрольной групп в покое, адекватная реакция на доэирос?.кную физическую нагрузку (16,85^0,857 в мин. основной и 18,31-01911 в мин. контрольной групп) при полном восстановлении на б мин. после нагрузки в основной группе (12,09^0,601 в мин.) и недовосстановлении (14,10^0,82 в мин.) в контрольной группе. Параллельно, с увеличением ЧД отмечалось повышение ДО в покое относительно, данных, полученных перед подъемом в горы (с 582,8^28,54 мл до 659,0^ 33,25 мл а основной группе и с '648,0^35,41 мл до 715,3± «12,66 мл в контрольной группе). Вентиляторные показатели ¡¿ОД, которые з определенной мере отражают регуляторно-еконсмные соотношения ЧД и ДО в ФСД, в основной группе по средним показателям (7,929^0,217 л/мин.) были достоверно нике (р 0,05) по сравнению с контрольной группой испытуемых £9,016^0,499' л/мин.). Дозированная физическая нагрузка вызвала определенное напряжение аппарата вентиляции у испытуемых основной группы (24,61^1,460 л/мин.). Однако необходимо отметить, что степень выраженности этого напряжения была значительно ниже, чем в контрольной группе (27,48^2,081 л/ник.). Обследования на 6 мин. после дозированной физической нагрузки выявили полное восстановление МОД - (7,629± 0,284 л/мин.) в основной и сохранения незначительного напряжения вентиляторного аппарата у испытуемых в контрольной группе (11,39^3,276 л/мин). При одинаковых показателях КЕЛ (104,3-2,250$ к. доля., в основной группе и 100,8-2,45$ к дояж. э контрольной группе) и П09 (286,6^8,404 мл. основной и 285,7-8,928 мл контрольная) показатель- КИО^ в основной группе был значительно выше (36,23^0,928 ил) в сравнении с контрольной (31,26-1,067 мл);

Контрольные обследования, проведенные на 20 день пребывания спортсменов в условиях среднегорья, выявили дальнейшее снижение средних показателей ЧД у испытуемых основной группы как в покое, так и на I и 6 мин. после дозированной физической нагрузки (соответственно - 11,23*0,707 в мин., 15,47*0,675 в мин. и -11,0*0,769 в мин.). В контрольной группе ЧД в покое (14,60-0,752 в мин.) и на I мин. после дозированной физической нагрузки (19,10*0,607 в мин.) достоверно увеличилась, а, на б мин. восстановления осталась на прежнем уровне (14,25*0,830 в мин.).

По мнению В.В.Гнеушева и В.А.Пересыпкина (1976), высоким уровнем экономичности внешнего дыхания считается снижение МОД, что, по мнении авторов, увеличивает резервы ФСД. Снижение МОД в основной группе, достигнутое на этапе предгорной подготовки в результате произвольно гиповентиляцкон-ных тренировок, сохранилось на всех этапах наблюдения. Средние показатели МОД покоя (6,371-0,222 л/мин.) на 30-й день пребывания в условиях гипоксии гор достоверно не отличалось от данных, полученных перед подъемом в горы (5,686*0,146 л/мин.). На 6 мин. после нагрузки наблюдалось полное восстановление легочной вентиляции (6,443*0,339 л/мин.). Физическая нагрузка вызвала у испытуемых данной группы значительно меньшие вентиляторные сдвиги (23,46*1,425 л/мин.), чем на 10-й - (24,61*1,460 л/мин.) и 20-й - (26,47*3,410 л/мин.) дни пребывания в горах.

Полученные данные у испытуемых основной группы на 10, 20 и 30 дни наблюдения в экстремальных условиях гипоксии гор, свидетельствуют о том, что сформированный на этапе предгорной подготовки новый стереотип дыхания стойко сохраняется.

5. Устойчивость функциональной системы дыхания в измененной газовой среде обитания после произвольно гиповенти-ляционной тренировки.

В целях дальнейшего уточнения физиологической устойчивости произвольно созданного нового стереотипа дыхания был проведен эксперимент с 27 легкоатлетами во время дыхания в замкнутой система спирографа (возвратное дыхание).

Основная группа {16 чел.) на протяжения длительного времени использовала разработанную нами методику произвольно гиповентиляционной тренировки. Контрольная группа (II чел») данную методику не использовала и тренировалась по общепринятым методам.

В первой серии экспериментов все испытуемые через замкнутую систему спирографа марки СГ-1М дышала атмосферным воздухом в течение I мин. Во второй серии - уже 2 мин., но с добавлением С0£. В двух сериях у испытуемых проводилась непрерывная спирографическая регистрация ЧДиДО.

Первичные обследования во время возвратного дыхания выявили достоверное различие изучаемых показателей. Так, ЧД по средним данным на 4,8 цикла в I мин. была ниже у испытуемых из основной группы, по сравнению с контрольной.

При практически равных значениях ДО минутный объем дыхания в контрольной группе был на 47,2% выше, чем в основной, Более высокие показатели ЬЖ^ - (119*6,86? к долкным величинам) при меньшем Я0£ - (108 * 6¡10% к должным величинам) свидетельствуют о том, что компенсаторные возможности ФСД у испытуемых основной группы оказались много выше в сравнений с контрольной.

Прибавление в газовую среду замкнутой системы спирографа 1% С0£ во второй серии экспериментов создало дополнительные трудности для испытуемых во время возвратного дыхания. Уже в первую минуту дыхания во второй серии экспериментов было выявлено значительное напряжение в аппарате вентиляции у испытуемых контрольной группы. При практически не изменившихся показателях ЧД, ДО с 527*38,9 мл у испытуемых этой группы увеличился до 812*74,6 мл, что вызвало значительное увеличение МОД - 185*23,6$ к должным величинам. Нормальная величина КИО^ - (92,6*12,7? к должным величинам) обеспечивалась увеличением ПО^ - (179,8*18,5$ к должным величинам) и напряжением аппарата вентиляции. Эти же показатели у испытуемых основной группы претерпели незначительные изменения относительно исходных данных. У испытуемых этой группы ДО увеличился на 47 ил, МОД - на 25?..Спирографическая запись 3-й минуты экбперимента выявила дальнейшее напряжение

аппарата вентиляции у испытуемых контрольной группы.

Показатели ДО объема в основной (1057*90,6 мл) и контрольной (1085*114,3 мл) группах испытуемых достигли относительно показателя ШЕЛ околопредельных величин. Однако в основной группе по-прежнему сохранялось относительно редкое дыхание (13,4*0,77 в мин.).

Считается, что при концентрации С02 во вдыхаемом воздухе .свыше 35% происходит прогрессирующее увеличение ЫОД. Дальнейшее компенсатррное приспособление, по мнению В.П.Загрядского (1963), В.Б.Малкина (1984), Е.А.Коваленко (1990), М.В.Борисюка (1990), идет по пути уменьшения П02 в результате снижения обменных процессов в организме и ограничения выработки С0-э в тканях.

Полученные нами данные во второй серии эксперимента на 2-й и 3-й мин. дыхания газовой смесью согласуются с выводами, сделанными указанными авторами. Вместе с тем, необходимо отметить, что во второй серии опытов с добавлением 7% С02 в замкнутую систему спиртографа у испытуемых основной группы отмечались более устойчивые реакции со стороны ЧД, МОД, Д02 и КИ02. Испытуемые данной группы более легко переносили экспериментальные исследования, в то время как в контрольной группе испытуемые с трудом выполняли задания.

Таким образом, сравнительный межгрупповой анализ еще раз подтвердил предположение о том, что предварительные произвольно гиповентиляционные тренировки в сочетании с физическими упражнениями формируют длительно удерживаемый новый стереотип дыхания и уровень вентиляции, способствующий неспецифическому повышению гипоксической устойчивости испытуемых при возвратном дыхании в измененной газовой среде.

5. Изменения газового гомеостаза и продуктов углеводного обмена при произвольно гиповентиляционных воздействиях на внешнее звено саморегуляции ФСД.

Нами специально изучены закономерности перестройки газового гомеостаза при произвольно программируемой дыхательной деятельности человека.

Как показали проведенные нами исследования, внешнее звано саморегуляции через произвольные изменения частоты и

глубины дыхания, увеличения или уменьшения содержания рС02 и р(>2 з альвеолярном воздухе при смещений артериальной крови в кислую или щелочную сторону измененный показатель рН артериальной крови оказывает прямое воздействие на внутреннее звено саморегуляции ФСД..

В эксперименте приняли участие лица, занимающиеся физической культурой (30 чел»), разделенные на основную (15 чел.) и контрольную (14 чел.) группы. В течение 3.0 дней испытуемые основной группы во время выполнения физических упражнений включали в программу занятий произвольно гиповеитиляционные упражнения к произвольные задержки дыхания. До начала эксперимента, а также на 10, 20 и 30 дни испытуемые обеих групп подвергались тестированию с биохимическим анализом капиллярной крови.

В крови исследовалась динамика параметров кислотно-щелочного равновесия крови (рН, рсС02» Рс02^ и расчетных величин буферных оснований (ВЕ), а также продуктов углеводного обмена: лактата, пирувата и глюкозы.

Материалы проведенных нами экспериментов свидетельствуют о том, что произвольная задержка дыхания при первичных обследованиях не зызывала активной реакции крови в наблюдаемых группах. Однако физические упражнения, выполняемые на фоне произвольной задержки дыхания вызывали сдвиг рН в кислую сторону (с 7,367*0,011 до 7,324*0,012 в основной группе и с 7,374*0,020 до 7,300*0,012 в контрольной группе). На 6 мин. восстановления состояние ацидоза у испытуемых обеих групп сохранялось (7,312*0,42 в основной и 7,325*0,012 в контрольной группах). Через 10 дней занятий с использованием произвольно гиповентиляционного метода в основной группе относительно исходных данных на З^й мин. восстановления после произвольной задержки дыхания выявлен вентиляторный анидез. Показатель Рн с 7,366*0,005 снизился до 7,303*0,012. Закисление крови на 10 день наблюдения отмечалось и у испытуемых контрольной группы рН крови у испытуемых с 7,363* 0.008 снизился до 7,313*0,011. Более выраженный ацидоз крови у испытуемых контрольной группы (7,271*0,007) по сравнению с основной (7,300*0,014), свидетельствует о различном уровне гипоксической устойчивости испытуемых в наблюдаемых

группах. Более того, в контрольной группе испытуемых, в результате гипервентиляции показатель Рн на 6-й минуте постановления (7,360*0,006) оказался выше исходного уровня (7,333*0,006). В основной группе в указанные сроки показатель Рн~(7,360*0,016) практически соответствовала исходному уровню (7,368*0,006).

Таким образом, уже в первые 10 дней произвольно гипо-вентиляционных занятий в наблюдаемых группах отмечены достоверные различия в;щелочно-кислотных сдвигах реакции крови.

На фоне дальнейшего увеличения гипоксической пробы в основной группе с 31,78*2,858 сек - исходных данных до 74,33*10,51 сек на 20 день и до 87,75*8,468 сек на 30 день наблюдения в ответ на произвольно максимальную задержку дыхания отмечалась активная реакция крови в сторону закис-яения (с 7,365*0,013 до 7,309*0,014). В контрольной группе испытуемых Рн крови практически не изменялась (соответственно 7,356*0,009 и 7,362*0,008). Общеизвестно, что кислотно-щелочный баланс крови помимо Рн оценивается по уровню Рс С0% крови и буферных оснований. Как показали наши исследо-

вания, динамика изменений указанных показателей в наблюдаемых группах на этапах наблюдения была различной. При первичных обследованиях произвольно максимальная задержка дыхания у испытуемых основной группы привела к увеличению напряжения РсС02 с 32,27*1,270 мы радт. до 34,87*1,274 мы/рт.ст. В контрольной группе этот показатель наоборот снизился с 36,15*1,426 мм/рт.ст. до 32,57*1,483 мм/рт.ст.

На 10 день наблюдения у испытуемых основной группы напряжение РсС02 после произвольно максимальной задержки дыхания снизилось с 35,89*1,020 мм/рт.ст. до 31,26*1,165 мм/ рт.ст. Более выраженные изменения указанного показателя отмечались после выполнения физических упражнений в сочетании с произвольной задержкой дыхания. На 3-й минуте РсС02 равнялось 29,60*1,187 мм/рт.ст., а на 6-й минуте восстановления - 36,12*0,774 мм/рт.ст. В контрольной группе произвольная задержка дыхания в покое н при выполнении физических упражнений вызвала практически одинаковый сдвиг напряжения

?сС02 (соответственно - 32,45-0,878 мм/рт.ст, и 31,21* . 1,475 мм/рт.ст. Проведенные- нами исследования показали, таким образом, что показатели буферных оснований крови у испытуемых основной и контрольной группы тонко реагируют ка произвольно гипозентиляционные воздействия на внешнее звене саморегуляции дыхания. Так, снижение показателя РсС0£ до 29,60*1,187 мм/рт.ст. в основной группе после со-четанных воздействий вентиляторной и двигательной гипоксии сопровождалось снижением Рн 7,300*0,014 и увеличением показателя буферных оснований крови - 10,31*0,631 М/Моль/л. В контрольной группе сдвиг РсС09 был менее выражен (31,21* 1,475 мм/рт.ст.), но реакция со стороны Рн - 7,271*0,007 и ВЕ - 11,47*0,592 М/Моль/л была довольно активной.

Наблвдения на 20^й и 30-й день занятий выявили у испытуемых основной группы дальнейшую зависимость напряжения РсС02 и изменения ВЕ в крови от произвольно гиповентиляцион-ных тренировок. Параллельно с указанными показателями в наблюдаемых группах отмечались изменения РсС02*

Обследования испытуемых из основной группы на 10-й и 20-й дни наблюдения выявили снижение ?„С0Р после произволь-

, и £ ,

ной задержки дыхания с 74,30-4,080 мм/рт.ст. до 65,532,457 мм/рт.ст. На 30-й день также отмечалось снижение этого показателя в указанный период*с 66,26*3,001 мм/рт.ст. до 63,89-3.231 мм/рт.ст. Физическая нагрузка, выполняемая на фоне произвольной задержки дыхания не вызвала на 20-й день наблюдения достоверно значимых изменений показателя ?сС0£ -71,76*4,612 им/рт.ст. - 71,87*2,178 мм/рт.ст. Однако на 6-Й минуте восстановления этот показатель был значительно выше исходных данных и равнялся 79,06*4,557 мм/рт.ст. В контрольной группе испытуемых на 10-й, 20-й и 30-й дни наблвдения отмечена противоположная динамика Рс002.

Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о том, что параметры кислотно-щелочного гомеостаза крови (Рн, РсС0<э, Рс0£)подвержены изменениям в результате произвольно гиповентиляционных воздействий на внешнее звено саморегуляции ФСД.

Известно, что динамика изменений показателей углеводного обыена-лакт&та, пирувата и глюкозы свидетельствует о состоянии анаэробных процессов в развитии устойчивости к вентиляторной и двигательной гипоксии. Как показали наши исследования, у испытуемых основной группы в состоянии покоя на всех этапах наблюдения отмечалось повышенное содержание лактата (10-й день - 2,640-0,473 мМоль/л; 20-й день -2,967*0,263 мЫоль/л; 30-й день - 2,075*0,469 мМоль/л). В контрольной группе этот показатель был значительно ниже (соответственно: 1,700*0,291 мМоль/л; 1,96710,311 мМоль/л; 1,382*0,136 мМоль/л).

Учитывая, что произвольно гиповентиляцмонная тренировка требует смешанных аэробно-анаэробных затрат энергообеспечения динамики изменений пирувата шла в наблюдаемых группах параллельно с приростом лактата. Сравнительный анализ в состоянии покоя одного из гомеостатических параметров крови-глюкозы на 10-й, 20-й и 30-й дни наблюдения у испытуемых основной и контрольной групп не выявил достоверных межгрупповых различий. Однако сочетанные воздействия мышечной работы и произвольной задержки дыхания вызвали у испытуемых основной группы увеличение содержания глюкозы в капиллярной крови относительно исходных данных (исх. - 3,211*0,123 ыМсяь, 10-й день - 5,390*0,531 мМоль, 20-й день - 3,700*0,177 мЫоль, 30-й день - 5,733*0,288 мМоль. Аналогичная динамика отмечена и в контрольной группе, но уровень содержания глюкозы в крови у испытуемых этой группы был менее выраженным.

Таким образом, проведенные нами исследования показали, что произвольно гиповентиляционные воздействия на внешнее звено саморегуляции ФСД вызывают выраженные и стойкие изменения не только показателей газового гомеостаза, но и продуктов углеводного обмена.

6. Изменения содержания биологически активных веществ крови при произвольно создаваемых гипоксических и мышечных нагрузках.

Цель настоящего исследования состояла в изучении динамики изменения содержания биологически активных веществ в плазме крови в состоянии покоя (фоновые исследования), при сочетаниях воздействиях и мышечных нагрузок и вентиляторной гипоксии (глубокие приседания за I сек на фоне максимально

произвольной задержки дыхания) к после произвольно какси-«-мальной задержки дыхания, выполненной в состоянии покоя.

В течение 30 дней под наблюдением находилось 10 человек в возрасте от 18 до 23 лет, регулярно :. нимавшихся физической культурой и спортом. До начала эксперимента, а также на 15-й и 30-2 дни наблюдения у испытуемых определялись концентрация биологически активных веществ з крови; тесто-тетерона, лютеинизирующих и фолликулостимулирующих гормонов, тироксина, пролактина, тироксинстимулируищих гормонов, кор-тизола, альдостерона, ангиотензина-1, инсулина.

Испытуемые были разделены на две группы. В I группу (5 чел.) вошли лица с более высокой способностью к произвольной задержке дыхания (средние данные = 44 сек). У испытуемых 2 группы (5 чел.) средние данные задержки дыхания на выдохе составляли 23 сек.

Фоновые исследования выявили достоверное межгрупповое различие з показателях фолликулостимулиругщего гормона (2,400*0,476 - I группа и I¿484*0,685 - 2 группа), тироксина (8,360*0,525 - I группа и 10,980*1,540 - 2 группа) и особенно тироксннстимулирухщего гормона (3,118*0,221 - I группа и 1,888*0,551 - 2 группа), а также альдостерона (134,4* 30,19 - I группа и 86,60*17,20 - 2 группа), ангиотензина-I (2,394*0,264 - I группа и 3,420*0,966 - 2 группа), инсулина (320,4*65,88 - 1 группа и 735,8*251,0 - 2 группа).

Сравнительный анализ содержания в крови испытуемых биологически активных веществ крови на 15 день наблюдения, полученный в результате сочетанного воздействия вентиляторной и двигательной гипоксии выявил у испытуемых в I группе достоверное повышение содержания тироксина (с 8,860*0,525 до 10,84*1,558), кортизола (с 405,5*48,35 до 437,8*58,97), ангиотензина - I (с 320,4*65,88 до 550,8*93,04). При этом показатели тестостерона, лютейнизирущего гормона и фоллк-кулостимулирующего гормона остались практически неизменными, а содержание тироксннстимулирующего гормона (с 134,4* 30,19 до 90,44*17,08) и инсулина (с 19,£0*3,953 до 13,36* 1,803) снизились.

zz

Во второй группе испытуемых отмечены однонаправленные (кроме тироксина) с I группой изменения показателей гормонального го(4еостаза, но степень их выраженности была меньшей.

Произвольно-максимальная задержка дыхания вызвала у испытуемых I группы достоверное снижение в крови содержания тестостерона (с 5,800*0,743.до 3,960*0,372). Во второй группе изменения этого показателя были менее выражены (с 5,560*0,560 до 4,040*0,415). Более выраженным изменениям у испытуемых I группы подвергся лютеинизирующий гормон. С 8,400*1,140 его уровень снизился до 6,340*0,818. У испытуемых 2 группы содержание лвтеинизирующего гормона в крови практически осталось неизменным (7,860*1,454 - фоновые данные), 7,480*1,412 - данные, полученные после выполнения гипоксической пробы. Проба с произвольно-максимальной задержкой дыхания в наблюдаемых группах испытуемых не вызвала достоверных изменений содержания фолликулостимулирующего гормона. При этом содержание тироксина у испытуемых I группы с 8,860+0,525 увеличилось до 10,10*0,945. Во второй группе испытуемых этот показатель несколько снизился (с 10,98*1,540 до 10,44*0,350). Обратная динамика отмечена по содержанию тироксинстимулирующего гормона. Так, в I группе данный показательно 3,118*0,221 в фоновых исследованиях снизился до 2,148*0,941. Во второй группе, наоборот, отмечено увеличение содержания тироксинстимулирующего гормона с 1,888*0,551 до 2,662*0,351. Содержание кортизола у испытуемых обеих групп как главного регулятора углеводного и белкового обмена под воздействием произвольно максимальной задержки дыхания также претерпело определенные изменения. Если в в первой группе отмечалось значительное увеличение указанного гормона с 405,5*48,35 до 438*121,8, то во второй группе наблюдалось снижение его содержания с 356,2*68,65 до 285,4* 29,23.

Отмечаемые изменения содержания тироксина у обеих групп,тироксинстимулирующего гормона и кортизола в ответ на гидоксическую пробу свидетельствуют о том, что произвольно гиповентиляционные воздействия на внешнее звено саморегуляции дыхания, через регуляцию углеводного и белкового обмена

й'яиятзт ня. метаболические процессы всего организма.

Разнонаправленные реакции у испытуемых I и 2 групп" отмечены у испытуемых и при1 исследовании в ответ на вентиляторную гипоксия содержания з крови альдостерока. В I группе испытуемых под воздействием вентиляторной гипоксии данный показатель с 134,4*30,19 уменьшился до 124,8*14,44. Во 2 группе отмечалось увеличение содержания альдостерона с 86,60*17,20 до 109,7*20,64. Наиболее выраженные изменения при вентиляторной гипоксии претерпел ангиотензин - I. У испытуемых 1 группы воздействия вентиляторной и двигательной гипоксии вызвали увеличение содержания в крови ангиотензи-на-1 с 2,394*0,264 до.4,626*1,989. Вентиляторная гипоксия вызвала снижение этого показателя до 1,952*0,239.

Произвольно максимальная задержка дыхания не вызвала достоверных изменений содержания инсулина у испытуемых

1 группы (19,20*3,953 - фоновые данные, 18,68*5.498 - данные, полученные после выполнения гипзксической проси). Во

2 группе содержание инсулина с 24,51*9,350 снизилось до 11,72*4,357. Отмеченные различия содержания инсулина у испытуемых I и ?. групп могут быть объяснены различным уровнем гипоксической устойчивости испытуемых.. Подтверждением тому является различное содержание полипептидного гормона про-лактина в наблюдаемых группах з ответ на вентадяторну» гипоксию . В I группе гипохсйческак пробла вызвала увеличение содержания пролактина с 320,4*65,88 до 475,6*157,9, в то время как во 2 группе этот показатель с 735,8*251,0 снизился до 475,6*157,9.

Подученные данные свидетельствуют, таким образом о том, что произвольно создаваемая двигательно вентиляторная гипоксия в наблюдаемых группах испытуемых сопровождается существенным изменением гормональных показателей. При этом сдвиг гормонального гомеостаза у испытуемых I и 2 группы оказался различным. Различные типы гипоксических нагрузок выявили наличие лабильных м консервативных звеньев в механизме гормонального гоыеостаза, избирательно включающихся в процессы саморегуляции функциональной системы дыхания.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЕ

Проведенные нами исследования показали, что при произвольных воздействиях на внешнее звено саморегуляции ФСД путем произвольного урежения ЧД достоверно изменяются показатели вентиляции легких и газового гомеостаза. При этом наблюдаются устойчивые изменения внешнего звена саморегуляции дыхания. Частота дыхания урежается, снижается МОД и при неизменных величинах ЖЕЛ значительно повышается КИО^. В существующей научной литературе имеются данные о том, что произвольное снижение объема легочной вентиляции у человека приводят к биоэкономике внешнего дыхания (Н.А.Агаджанян, В.В.Гневуиев, А.Ю.Катков, 1987). Указанные авторы трактуют полученные результаты как систему последовательных воздействий на аппарат внешнего дыхания, но при этом не рассматривают изменения газового гомеостаза и ограничивают свои исследования в основном, внешним звеном саморегуляции дыхания .

Полученные нами данные показывают, что произвольно гипо-вентиляционные воздействия изменяют не только внешнее звено саморегуляции дыхания, но и показатели газового гомеостаза (рН, РСО^, Рр£), продукты углеводного обмена (лактат, пиру-ват, гл»коза), а также содержание в крови гормонов и отдельных олигопептидоЕ. Как показали наши исследования при многократных произвольных урежениях ЧД на фоне снижения общего объема вентиляции наблвдавтся устойчивые изменения во внешнем звене саморегуляции ФСД и снижение частоты собственного дыхания. При этом снижается частота сердечных сокращений и повышается КИО^. Полученные данные можно объяснить следующим образом. В 1971 г. П.К.Анохиным и К.В.Судаковым на примере функциональной системы питания были сформулированы представления о сенэоркон насыщении. Этот механизм состоит в том, что прием пищи прекращается у человека за счет сензорной афферентации, поступающей от рецепторов пищеварительного тракта к нейронам центра насыщения вентроыедиаль-ного гипоталамуса. Мозшо думать, что аналогичный механизм включен в функциональную систему дыхания. Известно, что при вдохе обратная аффэрентация, поступая в дыхательный центр

по блуждающим нервам от рецепторов растяжения альвеол, тормозит активность нейронов центра вдоха (Фанталова В.П., 1972).

Афферентация, поступающая по блуждающему нерву от альвеол в дыхательный центр может- рассматриваться как сенэор-ный механизм» включенный во внешнее звено саморегуляции ФСД. При произвольных задержках дыхания это звено выключается, что приводит к изменении активности кнепираторных нейронов (ЮЛ*.Фельдшеров5 1967). Все это может лежать в основе нового ритма дыхания, создаваемого импульсапией, поступающей от нейронов коры больших полушарий под влиянием словесной инструкции. Указанный механизм является инициативным для последующего изменения во внутреннем звене саморегуляции ФСД.

Характерно, что произвольно гиповентиляционные воздействия сопровождаются выраженным ацидозом. При это« наблюдаются изменения продуктов углеводного обмена (лактат, лиру-ват, глюкоза). Все это указывает на то, что произвольно гиповентиляционные воздействия быстро приводят к изменениям такого казалось бы инертного механизма ФСД, каковым является его внутреннее гуморальное звено.

С позиции теории функциональных систем этот механизм монет быть объяснен следующим образом. Под влиянием словесной инструкции, которая реализуется через возбуждение нейронов коры больших полушарий, в структуре дыхательного центра формируется аппарат акцептора результата действия, в котором программируется потребный дыхательный результат. Одновременно потоки эфферентных возбуждений распространяются на зффекторные нейроны экспираторного отдела дыхательного центра и исполнительный шгаечный аппарат. Вследствие этого, как мч указывали выше, снижается обратная афферентация, поступающая от альвеол легких к инспираторным нейронам продолговатого мозга. Это, в свою очередь, приводят к развития гиповзнтиляторного' ацидоза. Можно предположить, что именно гиповентиляторный ацидоз ведет а изменению других показателей крови, в частности, гормонов и олигопептидов.

. Известно, что денервированные структуры повышают свою чувствительность к гуморальным химическим агентам, в частности, к гормонам (Селпоп VRosenblut , I9BS). Исходя из этого, можно думать, что лишенные афферентации нейроны дыхательного центра продолговатого мозга приобретают повышенную чувствительность к выявленным нами изменениям содержания в крори гормонов и олигопептидов. Все это приводит к изменению физиологических свойств нейронов дыхательного центра и изменениям их реакции на корковую импульсацию.

В результате многократных произвольно гиповентиляцион-ных воздействий нейроны дыхательного центра, особенно те из них, которые составляют акцептор результата действия, переходят на новый ритм работы, что и приводит к устойчивому изменению ритма внешнего дыхания, т.е. созданию нового стереотипа дыхания.

Указанные процессы лежат в основе формирования качественно нового акцептора результата действия в ФСД, Наши предположения подтверждаются экспериментами Е.А.Юматова (1972), в которых автор, используя селективные РН, РС02, POg метрических электродов показал, что при гипоксических воздействиях меняется чувствительность дыхательного центра продолговатого мозга.

Следует подчеркнуть, что при произвольно гиповентиляционных воздействиях из всех исследованных нами олигопептидов наиболее отчетливо в крови изменяется содержание ани-готензина-I. Как известно, ангкотензин-I так же как и другие ангиомнэины наиболее интенсивно образуется в легочной ткани (Чучалин А.Г., 1985; Chapman I., 1988).

Обнаруженные нами при произвольно гиповентиляционных воздействиях изменения содержания ангиотензина-1 в крови ' показывают на его ранее неизвестные функции в механизмах регуляции газового гомеостаза. Наряду с этим, при произвольно гиповентиляционных воздействиях нами отмечены изменения в крови содержания ряда других гормонов и олигопептидов. Таким образом, установлена роль и этих биологически активных веществ в механизмах регуляции газового гоыеостаза.

Проведенные нами исследования позволили раскрыть последовательность механизма изменения дыхательных функций и формирования устойчивого стереотипа дыхания при произвольно гиповентиляционных воздействиях на внешнее звено саморегуляции ФСД. При этом раскрыта динамика вовлечения различных компонентов ФСД в формирование нового стереотипа дыхания при произвольно гиповентиляционных воздействиях. Сначала изменяется ЧД и ДО, затем М0Д,.П02 и КИО2 с последующим изменением содержания альвеолярного и После этого изменяются Рн, Р^О^, а также лактат, пируват, глюкоза и биологически активные вещества крови. Выявленная динамика последовательных изменений дыхательных показателей имеет устойчивый характер. При исключении одного из указанных звеньев процесс формирования нового стереотипа дыхания нарушается.

В наших исследованиях установлено, что при однотипных произвольно гиповентиляционных воздействиях выявлены субъекты, характеризующиеся индивидуальными реакциями. Среди исследуемых нами популяции лиц выявлены субъекты, различающиеся по длительности произвольной задержки дыхания на выдохе. У испытуемых, которые обладали способностью к более длительней произвольной задержке дыхания, отмечались более выраженные изменения показателей РН, РсС0£ и Рс02> как 3 покое так и при мышечной работе» На 6-й минуте после окончания мышечной работы они полностью восстанавливали исходные показатели газового гомеостаза. У испытуемых с низкой способностью к произвольной задержке дыхания, изменения указанных показателей газового гомеостаэа были менее выражены. Несмотря на меньший объем выполняемой мышечной работы восстановление показателей газового гомеостаза происходило у этой группы испытуемых в более поздние сроки. При этом необходимо отметить, что формирование устойчивого нового стереотипа дыхания, под произвольно гиповентиляционным воздействием происходило наиболее быстро у испытуемых именно этой группы. Как показали наши исследования наибольшая устойчивость вновь выработанного стереотипа дыхания сопровождалась у испытуемых этой группы способностью к более длительной произвольной задержке дыхания. У испытуемых 1-й группы при

га

произвольно гиповентиляционных воздействиях в сочетании с мышечной нагрузкой наблюдалось повышение в крови лютеинизн-рующего гормона, тироксина, кортизола, ангиотензина-1, про-лактина и снижение тироксинстимулирующего гормона, альдо-стерона и инсулина. Содержание в крови тестостерона и фолликулостимулирующего гормона осталось без изменений. При произвольной задержке дыхания без мышечной нагрузки.у испытуемых этой группы выявлено нарастание содержания в крови тироксина, кортизола и пролактина, и снижение тестостерона, лютеинизкрующего гормона, тироксинстимулирующего гормона, альдостерона и ангиотензина-1. Содержание в крови фолликулостимулирующего гормона и инсулина осталось неизменным. При сравнении зтих данных с данными, полученными в исследованиях в сочетании с мышечной нагрузкой, видно, что изменения фолликулостимулирующего гормона, тироксинстимулирующего гормона, кортизола, альдостерона и пролактина носили однонаправленный и практически равнозначный характер. Изменения лютеинизирующего гормона, ангиотензина-1 и инсулина имели противоположную направленность.

Данные исследования показывают, что изменения в содержании исследованных нами биологически акткзных веществ крови у испытуемых при произвольной задержке дыхания в покое и при произвольной задержке дыхания в сочетании с мышечной нагрузкой носят ь основном однонаправленный характер, за исключением изменения содержания тестостерона, лютеинизирующего гормона, ангиотензина-1 и инсулина. У испытуемых П группы при произвольной задержке дыхания в сочетании с мышечной нагрузкой в крови увеличивалось содержание тестостерона, лютеинизирующего гормона и ангиотензина-1; снизилось содержание кортизола, альдостерона, инсулина и пролактина. При этом содержание в крови фолликулостимулирующего гормона, тироксина и тироксинстимулирующего гормона оста- 3 лось неизменным.

При произвольной задержке дыхания в покое без мышечной нагрузки у испытуемых П группы повысилось содержание в крови тироксинсинтезирующего гормона и альдостерона на фоне снижения тестостерона1, фолликулостимулирующего гормона,

кортизола, ангиотенэина-1, инсулина и пролактина. Содераа-ние в крови лготеинизирушего гормона и тироксина осталось незиченным. При сравнении зти:: данных, полученных в исследованиях в сочетании с мышечной нагрузкой, в отличие от испытуемых I группы отмечается большой разброс данных. Однотипные изменения во П группе наблюдались только по показателям кортизола, инсулина и пролактина. Изменения противоположного характера ь з-рой группе наблюдались и показателях альдо-стзрона и анх-мотензина-1. Необходимо подчеркнуть эту тенденции содержания изученных нами биологически активных веществ крови у испытуемых П группы. Все это еще раз подтверждает наше предположение о том, что именно биологически активные зещеетва крови, изменяющиеся при произвольно гиповентиля-ционных воздействия, являются ведущим фактором в формировании и сохранении нового стереотипа дыхания.

Проведенные нами исследования показали, что сформированный з результате произвольно гиповентиляционных воздействий на внешнее звено саморегуляции <*СД новый стереотип дыхания характеризуется значительной устойчивостью и длительностью сохранения. Произвольно созданный новый стереотип дыхания сохраняется во время дыхания в замкнутом пространстве при значительном увеличении -pCOg во вдыхаемом воздухе к в крови, а также во время длительного пребывания и выполнения мышечной работы большого объема и интенсивности в условиях гипоксии гор.

Известно, что ряд олигопептядов таких как ангиотензины, фрагменты АКТГ, холецистокенин, альдостерон, вазопрессин, наряду с их другими функциями в организме, принимают активное участие в механизмах памяти (David, 198'/; Кругликов Р.И., 1985; Иваницкий A.M., 1986; Котов A.B., 1988). Установлено, что олигопептиды оказывают модулирующее воздействие на нейроны ЦНС, приводя к актиаации циклических нуклеотидов 1цАМФ, цГМФ), икозтолифосфатов и ионоз кальция, а также про-теинзиназы "С. и фосфолированию белка "Р-50" (Wiegent et al., 1986).

В связи с тем, что при произвольно гиповентиляционных воздействиях на внешнее звено саморегуляции ФСД нами

обнаружены изменения в крови содержания ряда гормонов и олигопептидов, можно думать, что устойчивость и длительное сохранение нового стереотипа дыхания в значительной степени определяется действием на нейроны дыхательного центра биологически активных веществ крови. Однако этот вопрос нуждается в дальнейших исследованиях.

Проведенные нами исследования показывают, что теория функциональных систем, предложенная П.К.Анохиным, позволила выявить ряд новых ранее неизвестных механизмов регуляции дыхательной функции человека в различных условиях его жизнедеятельности. Вместе с тем, тонкие нейрофизиологические механизмы обнаруженных нами влияний со стороны внешнего звена саморегуляции функциональной системы дыхания на внутреннее звено - показатели гомеостаза, требуют специальных экспериментальных исследований,

ВЫВОДЫ

1. При произвольных воздействиях на внешнее звено саморегуляции функциональной системы дыхания, направленных на урежение частоты дыхания, наблюдаются выраженные и устойчивые изменения газового гомеостаза.

2. Многократно повторяемые произвольно гиповентиляционные воздействия на внешнее звено саморегуляции дыхания создают новый устойчивый стереотип дыхания, который характеризуется урежением ЧД, ЧСС, уменьшением МОД и повышением КИО^.

3. Произвольно гиповентиляционные воздействия на внешнее звено саморегуляции дыхания приводят к вентиляторному и метаболическому ацидозу.

4. На фоне произвольно гиповентиляционного ацидоза наблюдаются индивидуальные изменения показателей углеводного обмена: у одних испытуемых - в крови повышается содержание лактата, пмрувата и глюкозы, у других - указанные показатели снижаются. Отмеченные индивидуальные различия определяются степенью тренированности испытуемых.

5. Произвольные одноразовые гиповентиляционные воздействия, вызывают изменения содержания в крови: тестостерона, лютеинизирующего гормона, фолликулостимулирующего гормона,

кортизала, альдостерона, ангиотензина-1, инсулина, пролак-тина.

Изменения указанных показателей более выражены в случаях, когда произвольно гиповентиляционные воздействия сочетаются с мышечной нагрузкой.

6. Произвольно гиповентиляционные воздействия сами по себе, и в сочетании с мышечной нагрузкой приводят к выраженным изменениям содержания в крови олигопептидов: ангиотензина-1, инсулина, пролактина.

7. Предварительные тренировки по предложенной нами системе, включающей произвольно гиповентиляционные воздействия в сочетании с мышечной нагрузкой, приводят к повышению гипоксической устойчивости людей в условиях дыхания в замкнутом пространстве и в условиях гипоксии гор. Все это позволило предложить разработанную нами систему произвольно гипо-вентиляционных воздействий в сочетании с мышечными нагрузками для повышения общей устойчивости организма спортсменов в условиях равнинных и высокогорных тренировок.

8. Раскрыта динамика вовлечения различных компонентов ФСД в формирование нового стереотипа дыхания при произвольно гиповентиляционных воздействиях. При этом сначала изменяется ЧД и ДО, затем МОД, ПО2, и КИО^ с последующими изменениями РаС0£ и РаО£. После этого изменяется РН, РсСО^, Рс02, а также лактат, пируват, глюкоза и биологически активные вещества крови.

Выявленная динамика последовательных изменений дыхательных показателей имеет устойчивый характер. При исключении одного из указанных звеньев процесс произвольного формирования нового стереотипа дыхания нарушается.

9. Проведенные исследования показали перспективность применения теории функциональных систем П.К.Анохина для изучения дыхательных функций как в эксперименте, так и в практике.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ I. Об изменении функции внешнего дыхания у горнолыжников. Материалы ХХШ научной конференции Каз.ГИФК, Алма-Ата, 1968, с.47-49. (совм. с П.А.Дельвером, .Л.И.Ореховым).

2. О произвольных воздействиях на. акт и структуру дыхания. Материалы ХХШ научной конференции Каз.ГИФК, Алма-Ата, 1968, С.П4-П7. (совм. с Г.М.Терещенко).

3. Новый стереотип дыхания и возможность его создания у спортсменов. Материалы 8-й Всесоюзной конференции по кортико-висцеральным взаимоотношениям в норме и патологии. Труды Ш, Целиноград, 1969, с.269-270."

4. 0. повышении устойчивости к двигательной гипоксии в условиях высокогорья. Материалы научно-методической конференции по физической культуре и спорту. Красноярск, 1970, с.220-222. (совместно с П.А.Дельвером).

5. Состояние вентиляторных показателей при изучении функции внешнего дыхания у рабочих, занятых в производстве титана. Материалы I объединённого съезда гигиенистов, микробиологов и инффекционистов Казахстана. Там I, Алма-Ата, 1970, с.24-26. (совм. с Г.И.Белоскурской).

6. Задержкам урежение ритмики дыхания в предгорной подготовке горнолыжников, ж. "Теория и практика физической культуры", 1970, № 3, с.36-38.

7. Частота дыхания во время сна и бодрствования у горнолыжников в среднегорье после специальной тренировки, ж. "Теория и практика физической культуры", 1970, № 4, с.26-27.

8. Влияние тренировки в среднегорье на работоспособность спортсменов в равнинных условиях. Методическое письмо, М., 1971, с.54. (совм. с В.С.Фарфелем, Ф.П.Сусловым).

9. Изменения некоторых показателей внешнего дыхания в среднегорье у спортсменов гонолыжников различной степени тренированности и возраста. Сб.трудов "Впросы теории и методики физического воспитания", Алма-Ата, 1972, вып.1, с.177-178.

Произвольная регуляция дыхания у спортсменов. Сб.трудов "Вопросы теории и методики физического воспитания", Том П, Алма-Ата, 1972, с.8-11.

II. Частота дыхания во время сна у спортсменов в среднегорье после предварительной тренировки на урежение ритмики дыхания. Сб.трудов "Впоросы теории и методики физического воспитания", Алма-Ата, 1972, вып.П, с.12-14. .12. Направленная регуляция дыхания при лечении больных туберкулезом легких (методические указания). Вопгосы патофи-

физиологии туберкулеза. Труды Каз.НИИТ. Вып.УП, Алма-Ата", 1972, с.302-323. (совм. с Е.М.Цаллаговой, Г.А.Мелкуиовым

и др.).

13. Энергетическое обеспечение мышечной работы горнолыжников, ж. "Теория и практика физической культуры", 1972, № 4,

с.22-27. (совм. с А.Г.Зиыой, А.Н.Макагоновым и др.). -

14. К вопросу о специальной гппоксической подготовке спорт-сменов-горнолкянинов. Сб.трудов "Вопросы теории и методики физического воспитания". Алма-Ата, 1972, вып.1, с.179-181.

15. Некоторые критерии технического мастерства и физической готовности в горнолыжном спорте, а."Теория и практика физической культуры", 1972, № 8, с.15-16. (совм. с Л.И.Ореховым, П.А.Дельвером).

16. Тренировка биотлонистов с применением задержек дыхания при выполнении специальной работы, Сб.трудоЕ "Вопросы теории и методики физического воспитания". Алма-Ата, 1972, вып.1, с.213-215. (совм. с В.Г.Афанасьевым),

17. 0 хомулятивном влиянии тренировочных нагрузок и гипоксии среднегорья на аэробную подготовку спортсменов. Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Система восстановительных процессов в спорте", Ереван, 1973, с,82-83 (совм. с А.Г.Зимой, А.С.Ивановым и др.).

18. 0 функциональных изменениях в организме горнолыжников, прибывающих из различных географических зон в условия среднегорья. Материалы Всесоюзного симпозиума. "Проблема использования условий гор в системе подготовки спортсменов высшей квалификации. Алма-Ата, 1974, с.93-97. (совм. с П.А.Дельвером, Ю.И.Смирновым).

19. Аэробная производительность и состояние аппарата внешнего дыхания горнолыжников, ж, "Теория и практика физической культуры, }? 2, 1975, с.30-35-. (совм. с А0Г.Зимой, А.Н.Макагоновым и др.).

20. Легочное дыхание и газообмен при специальных упражнениях горнолыжников. Тезисы докладов Х1У Всесоюзной конференции

по физиологии и биохимии спорта. М., 1976, с.51-52. (совм. с А.Г.Зимой, А.Н.Макагоновым).

21. Структура биоэнергетики специальных.упражнений горнолыжника. Тезисы докладов Х1У Всесоюзной конференции по физиологии и биохимии спорта. М., 1976, с.52-53. (совы, с

А.Г.Зимой, А.Н.Макагоновым). .

22. Феномен альвеолярной адаптации при тренировке спортсменов в различных барометрических условиях, ж. "Теория и практика физической культуры", № 4, 1978, с.22-26. (совы.

с А.Г.Зимой, А.С.Ивановым).

23. Показатели вентиляции легких у горнолыжников с различным уровнем адаптации к среднегорыз. н. "Теория к практика физической культуры", » II, 1979, с.34-36 (совм. с П.А.Дель-вером).

24. Вентиляция дзгких у спортсменов, прибывающих в средне-горье из различных "географических зон страны. Материалы советско-американского симпозиума "Медицина и спорт", Л., 1979, с.75-81.

25. Произвольная регуляция дыхания у человека. Материалы Всемирного научного конгресса "Спорт в современном обществе". Тбилиси, 1980, с.156-157.

26. Гиповентиляционная тренировка горнолыжников на этапе предгорной подготовки. Методические рекомендации. Н., 1983, с.18. (совм. с П.А.Дедьвером, В.В.Темеровьш).

27. Физиологическая целесообразность произвольной регуляции у спортсменов, ж. "Теория и практика" физической культуры", » 2, 1983, с.21-25.

28. О физиологическом обосновании гиповентиляционных тренировок. ж. "Теория и практика физической культуры", £ 4, 1983, с.23-25.

29. Системные перестройки газового гомеостаза в условиях произвольно программируемой дыхательной деятельности человека. Тезисы докладов XIX Всесоюзной конференции "Физиологические механизмы адаптации к мышечной деятельности". Волгоград, 1988, с.364-365.

30. Полиметрический способ оценки функционального состояния человека с помощью графических методов распознавания образов. е. "Физиология человека", т.15, 4, 1989, с.ЮЗ-112

(совы, с Н.В.Дмитриевой. Е.Б.Вороновым и др.).

31. Произвольная регуляция дыхания хак метод восстановления нормального дыхания больных с бронхелегочной патологией. Методические рекомендации. И., 1990, с.27. (совм. с А.А.Ковганко, В.Э.Крауэе и др.).

32. Системная перестройка вентиляторных показателей при произвольно гиповентиляционннх воздействиях на внесшее звено саморегуляции дыхания. Тезисы докладов 1У Всесоюзного симпозиума "Кровообращение в условиях высокогорной и экспериментальной гипоксии". Душанбе, 1990, с.27-28.

33. Ärbitrary-hypoTsntilatioa method of gulded regulation оi respiration in patient a with bronchial-pulmonary pathology (bronchial asthna, asthaatiodal bronchitis, etc.). Methodical reсoamendatione/Mo scow Medical JLcademy, after I.ii.Seehencu\ Kosüow, 1990. -9p. H.i.ffudin, T.S.Krauea, C.P.Iarakanov".

В заключение считаю своим приятным долгом выразить искреннюю признательность и глубокую благодарность научному консультанту академику АМН СССР К.В.Судакову, постоянное руководство и неустанная помощь которого способствовали завершению настоящей работы, профессору А.В.Котсву,-кандидату медицинских наук Ю.В.Полынцеву, кандидату биологических наук А.А.Чарыеаой, кандидатам педагогических наук П.А.Дальве-ру и В.М.Грачеву за полезные рекомендации и практическое участие, а также сотрудникам межотраслевого временного коллектива "Санатрон" и Института нормальной физиологии имени П.К.Анохина АМН СССР за доброжелательность и поддержку при выполнении моей работы.

Лит. от 19.11.90 Объем г,'¿о а.я. Зак.^Ч«! Тир.130

<

Типография ул.Авиамоторная, 17.