Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

BIOMEDICAL AIDS TO IMPROVE THE HEALTH AND RECOVERY OF ATHLETES

Koriagina Y.V. 1 Roguleva L.G. 1 Zamchy T.P. 1 Zaitsev K.S. 1
1 Siberian state university of physical education and sports
The paper presents an analysis of scientific periodicals 2006–2013 biennium, as well as our own experimental data on the use of medical and biological agents that increase performance and speed up the recovery of the sport. We select the most important facts, trends and patterns. The focus of Russian and foreign scientists are paying the development and justification of methods of application of pharmacological and physical effects, as well as the integration of biological rhythms. The effect of caffeine, creatine, carnitine, salbutamol, hyperoxic and hypoxic conditions of the environment on the functional state of the athletes. Conducted their own experimental studies have shown the efficacy of hyperoxic mixture and transcranial electrical stimulation to increase the efficiency and improve the functional condition of the athlete. Defines the role and relationship of biological rhythms and athletic performance.
sports
exercise
biomedical support
no training aids
ergogenic aids
1. Vinogradova O., Tarasov O., Netreba A.I. Transcranial electrostimulation. Experimental and clinical studies. V.3. St. Petersburg , 2009 . pp. 256–273.
2. Zhukov V. Violation of hemo and lymphocirculation early postoperative period in patients with trophic ulcers of the lower extremities and their correction . Author report Thesis for the degree of PhD . med . Novosibirsk . 26 p.
3. Koriagina U. Theory and Practice of Physical Culture. 2010, no 7, pp. 24–28.
4. Liapin V., Kovalenko E. Theory and Practice of Physical Culture. 2013, no 1, pp. 41–43.
5. Mihalev V., Reutskaya E., Koriagina U. Theory and Practice of Physical Culture. 2012, no 11, pp. 12–15.
6. Pavlov V., Sharoiko M., Pacino A. Exercise therapy and sports medicine.–2010, no. 9(81), pp. 28–34.
7. Sein O. Transcranial electrostimulation . Experimental and clinical studies. Vol. 3. St. Petersburg, 2009, pp. 274–281.
8. Baar K., McGee S. European Journal of Sport Science. 2008, Vol.8, no 2, pp. 97–106.
9. Brugniaux J. Eur J Appl Physiol. 2006, Vol. 96, no1, pp. 166–177.
10. Chapman R. Experimental Physiology. 2009, Vol. 95, no 3, pp. 411–421.
11. Ishizaki S., Katamoto S., Naito H. Nutrition, Congress: 2009 Oslo/Norway. http://www.ecss.de/ASP/EDSS/C14/14-1327.pdf.
12. Kay B., Stannard S.R., Morton R.H. Brazilian Journal of Biomotricity. 2008, Vol. 2, no. 2, pp. 92–100.
13. Koryagina U., Roguleva L., Zamchy T. 18th Annual Congress of the European college of sport science 26 th 29 th June 2013, Barcelona Spain. Book of abstracts, pp. 898–899.
14. Lee C.L., Lin J.C., Cheng C.F. European Journal of Sport Science, 2012, Vol. 12, no 4, pp. 338–346.
15. Paugschová B., Gereková J., Ondráček J. Studia sportiva. 2010, no 4, pp. 25–34.
16. Reilly T. Biological Rhythm Research. 2009, Vol.40, no. 1, pp. 37–44.
17. Suchý J., Heller J., Bunc V. Biol. Sport. 2010, no. 27, pp. 169–175.
18. Sporer B.C., Hutton S.L., Mckenzie D.C. Physiology, Congress: 2011 Liverpool/UK http://www.ecss.de/ ASP/EDSS/C16/ 16-0327.pdf.
19. Vanhatalo A. Experimental Physiology. 2010, Vol. 95, pp. 528–540.
20. Wall B.T. European Journal of Sport Science. 2013,Vol. 13, no. 2, pp. 191–199.
21. Wallman K. Physiology, Congress: 2011 Liverpool/UK http://www.ecss.de/ ASP/EDSS/ C16/16-0161.pdf.
22. Watson P. European Journal of Sport Science. 2008, Vol. 8, no 2, pp. 87–96.

Уровень нагрузок в современном спорте, а тем более в спорте высших достижений является критичным. В ходе активной спортивной деятельности возникают определенные изменения функционального состояния организма, связанные с адаптацией к физическим и психоэмоциональным нагрузкам, а, следовательно, степенью напряжения регуляторных механизмов. Наряду с постоянным совершенствованием педагогической составляющей тренировочного процесса возникает необходимость разработки новых, современных медико-биологических технологий оптимизации спортивной тренировки, позволяющих расширять диапазон адаптационных возможностей организма человека.

Цель работы – провести анализ существующих эргогенных средств и определить возможности их использования в спорте.

Материал и методы исследования

Был проведен анализ современных периодических изданий и собственные экспериментальные исследования. При исследовании влияния воздушной дыхательной смеси с повышенным содержанием кислорода на работоспособность и восстановительные процессы лыжников осуществлялась оценка функционального состояния с помощью спирографии и анализа вариабельности ритма сердца (ВРС). Кислородно-воздушная смесь создавалась при помощи портативного концентратора кислорода Air Sep Life Style (США), производительностью 5 л/мин, создающего концентрацию кислорода в выдаваемой газовой смеси – 93 ± 3 %. Для оценки работоспособности спортсменов использовался стандартный протокол ступенчатого теста на беговой дорожке [6]. Было обследовано 35 квалифицированных лыжников мужского пола (МС, КМС, 1 разряд). Для выявления влияния транскраниальной электростимуляции (ТЭС) на особенности восстановления после соревновательной нагрузки у 10 пауэрлифтеров (МС и МСМК) проводился сеанс ТЭС с помощью аппарата ТРАНСАИР-5, расположение электродов лобно-мастоидальное, продолжительность 20 мин, импульсный биполярный ток, максимальная величина 3 мА. Спортсмены были обследованы за неделю перед соревнованиями (фон), до соревнований после взвешивания, сразу после соревнований и после ТЭС.

Результаты исследования и их обсуждение

Анализ результатов научных публикаций в период с 2006 по 2013 годы позволил определить основные направления, по которым ведется исследовательская работа. Ученые выделяют пять различных классов средств, повышающих работоспособность: пищевые, физиологические, психологические, фармакологические, биомеханические.

Пищевые вещества как эргогенные средства необходимы для обеспечения регуляции процессов энергообразования в организме. Рациональное питание во многом определяет работоспособность спортсменов [4]. Фармакологические эргогенные средства наиболее широко распространены и апробированы в спорте. Последние исследования ученых разных стран посвящены, прежде всего, использованию кофеина [22], креатина [11], сальбутамола [18]. Установлено увеличение продолжительности предельной работы при остром применении кофеина после продолжительного применения креатинина [14]. Ученые Королевского медицинского центра университета Ноттенхема изучают роль карнитина в энергообеспечении упражнений субмаксимальной мощности [21]. Согласно современным исследованиям, содержание карнитина в мышцах может быть увеличено в естественных условиях в организме человека. Кроме того, недавно доказана теория, что снижение мышечного кофермента А и наличие нескольких ключевых ферментов в пути окисления жира может оказывать в некоторой степени контроль над выбором источника энергии мышц во время физических упражнений. Доступность в мышцах свободного карнитина, вероятно, будет ключевым фактором, ограничивающим окисление жира во время субмаксимальных упражнений высокой интенсивности.

Фил Ватсон из школы спортивных наук университета Лафборо (Великобритания) исследует влияние различных веществ на работоспособность нервной системы спортсменов [23]. Давно известно, что мозг может играть непосредственное участие в процессе утомления, и в последнее время были исследованы возможные нейробиологические механизмы, участвующие в этой реакции. Изменения в центральных синапсах, происходящие во время физических упражнений, могут вызвать чувство усталости, вялость и потерю мотивации для продолжения упражнений, способствуя развитию утомления. Существуют доказательства того, что применение нейротрансмиттеров серотонина, дофамина и норадреналина путем введения фармакологических препаратов могут отсрочить наступление утомления во время длительных упражнений. В исследовании доказано положительное влияние кофеина на физическую работоспособность, последние данные подчеркивают роль центрального аденозина в качестве посредника этой реакции.

Немаловажную роль в повышении результатов спортсменов ученые отводят биологическим ритмам. В. Пугачева с учеными из университетов Словакии и Чехии провели анализ отношений между биоритмами и физической работоспособностью биатлонистов в начале и в конце основного тренировочного периода [15]. Оптимальным временем для развития скоростных способностей авторы определили 6 часов вечера, для силовых способностей – 9 утра и для тренировочных стрельб – вторую половину дня и вечернее время. Проблемой снижения работоспособности при трансмередианных перемещениях занимается Томас Рейли из Научно-исследовательского институт спорта и упражнений университета Джона Мура (Великобритания) [16]. Он подчеркивает, что симптомы десинхроноза усиливаются и длятся дольше при рейсах, следующих на восток, по сравнению с перемещением на запад. Регулирование биоритмов возможно посредством стратегии поведения, которая сочетает в себе биологические часы и соблюдение режима сна и отдыха. Проведенные нами исследования показали, что сами спортивные нагрузки оказывают влияние на ритмическую организацию физиологических функций спортсменов. Направленность и объем нагрузки изменяют хронобиологический статус человека, оптимизируя или дизадаптируя ритмическую организацию психофизиологических процессов, а также модулируя хронотипологические особенности личности [3].

Кит Бар и Шон Макги из отдела молекулярной физиологии университета Данди (Великобритания) и кафедры физиологии университета Мельбурна (Австралия) исследовали влияние гликогена на адаптацию к тренировке [8]. Использование гликогена может быть эффективным средством для спортсменов, тренирующихся на выносливость во время развития аэробных возможностей в начале сезона. Вследствие того, что в соревновательный период сезона тренировки становятся более интенсивными, требуется пополнение запасов гликогена. Таким образом, необходимо развести периоды низкой гликогеновой подготовки в начале подготовительного периода переходом на богатую углеводами диету с увеличением интенсивности тренировок.

Большое количество работ посвящено влиянию различных факторов внешней среды, связанных с дыханием воздухом с пониженным или повышенным содержанием кислорода. Специалисты школы спорта и наук о здоровье А. Ванхатало и других методом магнитного резонанса определил влияние гипероксии на метаболические реакции мышц [19]. Результаты показали, что максимальные возможности метаболизма мышц при упражнениях высокой интенсивности связаны со снижением значений внутримышечного креатинфосфата и кислотно-щелочного показателя. И критическая мощность, и гипербола кривой параметров взаимосвязи мощность-продолжительность чувствительны к потреблению гипероксического газа. Исследователь из Пражского университета Д. Сачи и др. пробовали использовать ингаляции концентрированным кислородом при повторном выполнении Вингейт-теста [17]. Ингаляции 99,5 % кислорода в период восстановления после выполнения Вингейт-теста значительно ускоряют краткосрочные процессы восстановления. Отмечено значительно (p < 0,03) меньшее снижение результативности выполнения второго Вингейт-теста после ингаляции 99,5 % кислорода по сравнению с воздухом.

Похожее на приведенное выше исследование было проведено новозеландскими учеными [12]. Они использовали случайный рандомизированный слепой тест, чтобы оценить эффект дыхания 21 %-го O2, 60 % O2 и 100 % O2 во время четырехминутного отдыха после 30-секундного максимального упражнения на повторном цикле выполнения упражнения. Все пары Вингейт-тестов были выполнены участниками, которые вдыхали атмосферный воздух, а концентрированный O2 использовали только во время отдыха. Дыхание 100 %-м O2 во время четырехминутного отдыха после максимального упражнения улучшает продуктивность последующего упражнения, однако показатели утомления также увеличены, и переходный эргогенный эффект поэтому недолгий, возможно, 1–2 секунды.

Проведенное нами исследование влияния воздушной дыхательной смеси с повышенным содержанием кислорода на работоспособность и восстановление спортсменов лыжников показало, что применение кислородной поддержки перед максимальной нагрузкой способствует увеличению производительности кислородтранспортной системы, общей производительности сердца, а также снижению лимитирующих возможностей дыхательной системы лыжников. Дыхание воздушной дыхательной смесью с повышенным содержанием кислорода в течение 20 мин после максимальной нагрузки способствует ускорению процессов срочного восстановления сердечно-сосудистой и дыхательной систем лыжников [5].

Исследование эффективности подготовки спортсменов на разных высотах и уровнях гипоксии проводилось во Франции [9], оно позволило установить, что высота проведения тренировочного мезоцикла не должна превышать 3000 м, а его продолжительность – быть более 18 дней. Роберт Ф. Чапман с соавторами из отделения кинезиологии Университета Индианы (США) исследовали влияние естественных условий высокогорья на эффективность спортивной тренировки [10]. Они сделали выводы о необходимости соблюдения следующих условий: выделении дополнительного времени для тренировки, чтобы спортсмены могли приспособиться к изменениям в траектории движения снаряда (это особенно касается стрельбы); выделении времени для акклиматизации в видах спорта на выносливость (3–5 дней для условий низкогорья (500–2000 м), 1–2 недели для среднегорья (2000–3000 м) и минимум 2 недели для условий высокогорья (более 3000 м); увеличение соотношения времени между тренировкой и восстановлением до 1:3; потребление спортсменами дополнительного кислорода между забегами (в лыжных гонках), способствующего восстановлению.

Физические воздействия широко используются в спортивной практике. Одним из наиболее новых перспективных методов, ускоряющих процессы восстановления, является ТЭС. ТЭС селективно активирует систему эндогенных опиоидных пептидов мозга, прежде всего β-эндорфина, с помощью импульсного электрического воздействия, подаваемого через головные накожные электроды. Применение ТЭС в спорте показывает повышение работоспособности, ускорение восстановления [1, 7], улучшение психоэмоционального состояния, снятие предстартовой тревоги [1]. Проведенные нами сеансы ТЭС у пауэрлифтеров после соревнований привели к статистически значимому сокращению времени на восстановление регуляции вегетативных функций организма спортсменов [13].

Другим новым неинвазивным методом воздействия является лимфостимуляция. Многочисленные клинические исследования показали, что лимфостимуляция обладает лечебным эффектом при артериосклерозе и нарушении кровообращения при ишемическом поражении различной локализации [2]. Следовательно, аппаратный лимфодренаж усиливает кровообращение и улучшает трофические процессы в мышцах при одновременном ускорении метаболизма молочной кислоты, способствует снятию мышечного утомления.

Выводы

Таким образом, российскими и зарубежными учеными разрабатываются и обосновываются методы применения фармакологических веществ для повышения работоспособности и адаптационных возможностей организма. Определена роль и взаимосвязь биологических ритмов и спортивной работоспособности. Исследовано влияние гипероксии и гипоксических условий среды на функциональное состояние организма спортсменов. Проведенные собственные экспериментальные исследования показали эффективность применения гипероксической смеси и транскраниальной электростимуляции, а также учета биологических ритмов для повышения работоспособности и улучшения функционального состояния организма спортсменов.

Рецензенты:

Ляпин В.А., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой анатомии, физиологии, спортивной медицины и гигиены, ФГОУ ВПО «Сибирский государственный университет физической культуры и спорта», г. Омск;

Калинина И.Н., д.б.н., профессор кафедры медико-биологических основ физической культуры и спорта, ФГОУ ВПО «Сибирский государственный университет физической культуры и спорта», г. Омск.

Работа поступила в редакцию 10.09.2013.