Введение
Оксигенотерапия (кислородотерапия, гипероксическая ингаляция, гипероксия, кислородная поддержка) — термины, обозначающие использование кислорода с лечебной и профилактической целями. Оптимальный уровень доставки и усвоения кислорода — это такой уровень, который полностью соответствует энергетическим запросам [1, 2]. Индивидуальные исходные резервы оксигенации у спортсменов могут определяться многими причинами, среди которых большое значение имеют адаптация к дефициту кислорода, уровень тренированности и др. [3—5]. Проведенные ранее исследования российских ученых демонстрируют эффективность гипероксических ингаляций, применяемых в нормоксических условиях [6—8]. В настоящее время особенно актуальным может быть применение этого метода у спортсменов, ранее перенесших COVID-19 [9], так как имеются данные о снижении потребления кислорода и изменении метаболизма лактата у выздоравливающих спортсменов после легкой формы COVID-19 [10]. Этот вопрос недостаточно изучен, но, как указывают авторы, физические возможности испытуемых имели тенденцию к снижению [11—14]. В связи с этим актуальным становится выявление воздействия от применения гипероксических ингаляций на функциональное состояние кардиореспираторной системы (КРС) при тренировках в среднегорье, особенно у спортсменов различных видов спорта, ранее перенесших COVID-19.
Цель исследования — выявить влияние гипероксических ингаляций на функциональное состояние КРС у спортсменов различных видов спорта, ранее перенесших COVID-19, при тренировках в среднегорье.
Материал и методы
В изучении динамики функционального состояния КРС спортсменов в условиях среднегорья под воздействием кислородотерапии приняли участие 64 спортсмена высокой квалификации (мастера спорта, 22 женщины (ж) и 42 мужчины (м)): подводное плавание (7 м), фигурное катание (17 ж), альпинизм (5 м), ски-альпинизм (7 м), лыжные гонки (5 м), хоккей на траве (5 ж и 6 м), водное поло (12 м)).
Исследования спортсменов в среднегорье проводились в Кисловодске (высота 1240 м) на горе Малое Седло, в условиях учебно-тренировочных сборов (УТС) в ФГУП «Юг-Спорт» у спортсменов высокой квалификации в подготовительный период тренировочного процесса. Все дали информированное согласие на участие в исследовании в соответствии с Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации, а также разрешение на обработку персональных данных. Исследование было одобрено комиссией по вопросам биоэтики ФГБУ «СКФНКЦ ФМБА» России.
Исследование параметров вариабельности сердечного ритма (ВСР) и функционального состояния сердечно-сосудистой системы (ССС), пульсоксиметрия проводилось на аппаратно-программном комплексе ESTECK System Complex (LD Technology, США). Спирометрические показатели спортсменов определяли с помощью портативного спирометра Carefusion MicroLab Mk8 компании MicroMedical (Великобритания). Анкетирование самооценки состояния и сбор анамнеза о перенесенном COVID-19 проводились с помощью специально разработанной анкеты, включающей 11 вопросов. Нормобарическая оксигенация (кислородотерапия) выполнялась с помощью кислородного концентратора JAY-10 (LONGFIAN SCITECH CO., LTD., Китай). Концентрация кислорода в смеси составила 93±3%, производительность — 5 л/мин, экспозиция — 20 мин. Гипероксическая смесь подавалась в дыхательные пути посредством канюли.
Статистическая обработка данных выполнялась с помощью программы Statistica 13.0. Результаты исследования представлены в виде медиан и квартилей (Q1; Q3). Статистическая обработка данных проводилась с помощью непараметрического критерия Уилкоксона (Wilcoxon matched pair test).
Результаты
В связи с различной долей участия аэробных источников в энергообеспечении работы в различных видах спорта и, следовательно, разного лимитирующего вклада КРС в результативность, мы исследовали и анализировали эффекты применения гипероксических ингаляций и изменения функционального состояния в процессе тренировок в среднегорье у спортсменов отдельно с преимущественно аэробным, анаэробным лактатным и смешанным механизмами энергообеспечения мышечной деятельности. В статье представлены группы спортсменов по видам спорта, имеющие и не имеющие в анамнезе COVID-19, а также применявшие и не применявшие гипероксические ингаляции.
Функциональное состояние КРС спортсменов различных видов спорта с анаэробным лактатным энергообеспечением мышечной деятельности
Подводное плавание проходит в состоянии гипоксии, длины дистанций составляют до 1500 м, в связи с чем в большей степени также преобладает анаэробный лактатный механизм энергообеспечения. Анализ показателей мужчин, занимающихся подводным плаванием и ранее не болевших COVID-19, при воздействии гипоксии среднегорья и применении кислородотерапии выявил снижение среднего квадратического отклонения кардиоинтервалов (SDNN) и тенденцию к повышению индекса напряжения регуляторных процессов (ИН), что может свидетельствовать об усилении симпатических влияний на ритм сердца (табл. 1).
Таблица 1. Динамика ВСР у мужчин, занимающихся подводным плаванием (n=7), под действием кислородотерапии в условиях среднегорья, Me (Q1; Q3)
| № | Показатель | Норма | До | После | p |
| 1 | ЧСС, уд/мин | 60—80 | 78,9 (70,1; 86,6) | 79,3 (76,3; 86,6) | — |
| 2 | HF, мс2 | 22—34 | 31,7 (31,6; 34,5) | 31,9 (30,0; 34,2) | — |
| 3 | LF, мс2 | 22—46 | 23,7 (23,0; 31,9) | 33,1 (27,5; 41,2) | — |
| 4 | LF/HF | 0,5—2 | 0,8 (0,6; 1,0) | 0,9 (0,9; 1,4) | < 0,05 |
| 5 | ИН, у.е. | 50—200 | 73,2 (48,3; 128,5) | 137,5 (77,6; 166,9) | — |
| 6 | SDNN, мс | 40—80 | 62,3 (48,1; 78,6) | 49,8 (48,0; 58,5) | < 0,04 |
Примечание. Здесь и в табл. 2: ЧСС — частота сердечных сокращений, HF — мощность быстрых волн (высокочастотных), LF — мощность медленных волн (низкочастотных), ИН — индекс напряжения регуляторных систем, SDNN — среднее квадратичное отклонение кардиоинтервалов.
По показателям функционального состояния ССС и сатурации крови статистически значимой динамики не выявлено. Однако как до, так и после применяемых воздействий у спортсменов наблюдались низкие показатели сатурации (до — 93,0 (93,0; 95,0)%; после — 94,0 (92,0; 94,0)%), что свидетельствует о состоянии гипоксии. По показателям спирометрии у мужчин, занимающихся подводным плаванием, наблюдалась положительная динамика (тенденция): увеличилась жизненная емкость легких (ЖЕЛ) (до — 6,4 (5,1; 6,7) л; после — 6,5 (5,3; 6,9) л) и форсированная ЖЕЛ (ФЖЕЛ) (до — 6,2 (5,2; 6,8) л; после — 6,4 (5,1; 6,4) л).
Фигурное катание. Длительность произвольной программы в фигурном катании — до 4 мин, короткой программы — до 2,5 мин, следовательно механизм энергообеспечения мышечной деятельности в основном анаэробный лактатный. У всех спортсменок-фигуристок, как ранее болевших, так и не болевших COVID-19, снизились показатели ЧСС и ИН, повысилась мощность волн высокой частоты ВСР (HF), что свидетельствует о положительной динамике и усилении парасимпатической регуляции сердечного ритма (табл. 2).
Таблица 2. Динамика ВСР у женщин, занимающихся фигурным катанием, под действием кислородотерапии в условиях среднегорья, Me (Q1; Q3)
| № | Показатель | Норма | Болели COVID-19, n=7 | p | Не болели COVID-19, n=10 | p | ||
| до | после | до | после | |||||
| 1 | ЧСС, уд/мин | 60—80 | 88,0 (73,8; 102,0) | 79,0 (64,1; 80,3) | <0,02 | 93,8 (82,0; 99,0) | 86,7 (70,7; 87,2) | <0,05 |
| 2 | HF, мс2 | 22—34 | 30,2 (22,8; 35,6) | 31,4 (21,9; 40,0) | — | 27,0 (20,2; 32,9) | 29,1 (24,0; 34,7) | — |
| 3 | LF, мс2 | 22—46 | 28,8 (25,9; 30,9) | 29,9 (25,4; 33,1) | — | 29,5 (25,3; 31,0) | 31,4 (30,2; 34,7) | — |
| 4 | LF/HF | 0,5—2 | 0,9 (0,9; 1,1) | 1,0 (0,8; 1,0) | — | 1,3 (0,8; 1,5) | 1,0 (0,9; 1,5) | — |
| 5 | ИН, у.е. | 50—200 | 142,0 (90,0; 185,4) | 119,6 (57,6; 172,1) | — | 177,0 (86,0; 224,5) | 108,8 (102,3; 146,5) | — |
| 6 | SDNN, мс | 40—80 | 50,3 (44,0; 54,9) | 48,4 (40,5; 70,5) | — | 40,7 (36,7; 66,4) | 55,6 (39,7; 61,2) | — |
Аналогично у спортсменок, перенесших COVID-19, наблюдалась положительная динамика в показателях ССС, заключающаяся в повышении экономии функционирования, что проявилось в снижении индекса жесткости, связанного с давлением крови в крупных артериях (до — 5,3 (5,0; 5,4) м/с; после — 5,1 (4,8; 5,2) м/с, p<0,04), среднего (до — 78,0 (72,7; 84,3) мм рт.ст.; после —75,0 (68,7; 75,7) мм рт.ст., p<0,04) и диастолического артериального давления (АД) (до — 68,0 (64,0; 70,0) мм рт.ст.; после — 64,0 (54,0; 66,0) мм рт.ст., p<0,03) и поглощения кислорода из системы микроциркуляции (до — 320,0 (320,0; 320,0) мл/мин/м2; после — 310,0 (190,0; 320,0) мл/мин/м2, p<0,05).
Показатели спирометрии у спортсменок, ранее не болевших COVID-19 и применявших кислородотерапию в условиях среднегорья, статистически значимо повышались ЖЕЛ (до — 3,2 (3,2; 3,6) л; после — 3,5 (3,2; 3,7) л, p<0,04), ФЖЕЛ (до — 89,0 (87,0; 96,0) л; после — 93,0 (88,0; 100,0) л, p<0,05).
Функциональное состояние КРС спортсменов различных видов спорта с аэробным энергообеспечением мышечной деятельности
Альпинизм связан с длительным многочасовым выполнением мышечной работы большой и умеренной мощности. В связи с этим он является видом спорта с преимущественно аэробным механизмом энергообеспечения. Анализ динамики показателей ВСР у альпинистов-мужчин в условиях среднегорья под воздействием курса кислородотерапии показал снижение показателей ЧСС (до — 86,2 (81,3; 86,7) уд/мин; после — 82,3 (76,5; 86,6) уд/мин, p<0,04) и ИН (до — 100,4 (74,7; 143,4) у.е.; после — 78,5 (72,4; 144,0) у.е., p<0,04) и увеличение HF (до — 31,1 (29,8; 31,9) мс2; после — 36,4 (25,4; 36,9) мс2, p<0,04), что свидетельствует об увеличении тонуса парасимпатической нервной системы в регуляции ритма сердца. Как до, так и после применяемых воздействий по показателям гемодинамики альпинистов характеризовали по состоянию спортивной гипотонии. По показателям спирометрии статистически значимых изменений выявлено не было.
Лыжные гонки. Соревновательные дистанции лыжников-гонщиков в настоящее время значительно варьируют по продолжительности от субмаксимальной до умеренной мощности, но в большей степени преобладает соревновательная и тренировочная работа с преимущественно аэробным механизмом энергообеспечения. У лыжников-гонщиков, ранее переболевших COVID-19, под воздействием тренировок в среднегорье и курса кислородотерапии статистически значимых изменений по показателям ВСР и центральной гемодинамики выявлено не было, имелась положительная тенденция увеличения HF (до — 34,9 (34,6; 35,5) мс2; после — 40,0 (33,8; 42,7) мс2) и снижения ИН (до — 86,9 (75,2; 93,3) у.е.; после — 79,1 (72,2; 81,8) у.е.). По показателям спирометрии имелась тенденция к повышению ЖЕЛ.
Ски-альпинизм предполагает прохождение маршрута в горах с подъемом на лыжах с камусом и/или пешком с лыжами и спуском на лыжах без трассы (фрирайд). Продолжительность прохождения соревновательных дистанций — от 3 мин до 2 ч, следовательно, как и у лыжников-гонщиков энергообеспечение может осуществляться как анаэробными лактатными, так и аэробными механизмами. Большинство соревнований длительные, в связи с чем мы отнесли этот вид спорта к видам с преимущественно аэробным механизмом энергообеспечения мышечной деятельности.
Анализ динамики ВСР у мужчин ски-альпинистов под воздействием условий среднегорья и курса кислородотерапии статистически значимых изменений не выявил, однако имелась положительная тенденция к снижению ЧСС (до — 86,5 (71,8; 88,4) уд/мин; после — 77,7 (72,6; 95,9) уд/мин) и ИН (до — 143,4 (74,7; 178,6) у.е.; после — 78,5 (60,6; 291,8) у.е.).
По показателям центральной гемодинамики наблюдалось небольшое снижение АДс (до — 120,0 (115,0; 133,0) мм рт.ст.; после — 118,0 (104,0; 119,0) мм рт.ст., p<0,03). Статистически значимо повысилось поглощение кислорода из системы микроциркуляции (до — 300,0 (190,0; 320,0) мл/мин/м2 после — 320,0 (310,0; 320,0) мл/мин/м2, p<0,04), без достоверных различий снизилась сатурация (до — 96,0 (94,0; 97,0)%; после — 95,0 (93,0; 96,0)%). По-видимому у ски-альпинистов, ранее переболевших COVID-19, при тренировках в среднегорье наблюдались признаки гипоксии.
Функциональное состояние КРС спортсменов видов спорта со смешанным энергообеспечением мышечной деятельности (спортивные игры)
К видам спорта со смешанными механизмами энергообеспечения, как правило, относят спортивные игры. В нашем исследовании приняли участие женщины, занимающиеся хоккеем на траве, и мужчины-ватерполисты.
Хоккей на траве. Анализ динамики ВСР у женщин, занимающихся хоккеем на траве и ранее перенесших COVID-19, которые не применяли гипероксические ингаляции, показал статистически значимое снижение ЧСС (до — 79,3 (73,8; 83,2) уд/мин; после — 74,5 (69,4; 77,0) уд/мин, p<0,04) и тенденцию к снижению ИН и HF. По показателям центральной гемодинамики снизился индекс жесткости, связанный с давлением крови в крупных артериях (до — 6,5 (6,3; 7,1) м/с; после — 6,2 (6,1; 6,4) м/с, p<0,05) и АДд (до — 80,0 (75,0; 81,0) мм рт.ст.; после — 70,0 (69,0; 70,0) мм рт.ст., p<0,05). Имелась тенденция к снижению среднего и систолического АД (до — 119,0 (115,0; 120,0) мм рт.ст.; после — 111,0 (106,0; 117,0) мм рт.ст.). По показателям спирометрии имелась тенденция к повышению ЖЕЛ (до — 4,2 (4,2; 4,7) л; после — 4,5 (4,2; 4,5) л).
Водное поло. Длительность матча в водном поло составляет около часа, длительность периода — 8 мин, механизм энергообеспечения — аэробно-анаэробный. Анализ не выявил статистически значимой динамики показателей ВСР. У спортсменов наблюдаются чрезмерно высокие показатели ЧСС (до — 88,8 (83,4; 98,6) уд/мин; после — 87,6 (79,0; 100,5) уд/мин), и ИН (до — 155,6 (101,3; 209,0) у.е.; после — 179,5 (125,5; 246,5) у.е.), соотношения LF/HF, низкий HF (до — 28,0 (24,1; 32,1) мс2; после — 27,3 (20,4; 32,1) мс2). Это свидетельствует о наличии признаков напряжения механизмов вегетативной регуляции сердечного ритма. Также выявлено статистически значимое снижение показателя поглощения кислорода из системы микроциркуляции.
Следовательно, спортсмены, специализирующиеся в видах спорта с преимущественно анаэробным лактатным и смешанным механизмом энергообеспечения, соответственно испытывающие гипоксию в процессе своей специфической спортивной деятельности (соревновательном упражнении), при тренировках в среднегорье могут испытывать состояние гипоксии и в условиях покоя. Для ликвидации кислородного долга после физических нагрузок они нуждаются в дополнительных средствах поступления кислорода, к которым относится кислородотерапия или гипероксическая ингаляция. Применение кислородотерапии у таких спортсменов, особенно перенесших ранее COVID-19, способствует положительной динамике функционального состояния, заключающейся в снижении напряжения регуляторных механизмов, усилении тонуса парасимпатической нервной системы в регуляции ритма сердца, повышении экономизации параметров центральной гемодинамики, повышении функций системы внешнего дыхания.
Заключение
Применение гипероксических ингаляций в период интенсивных тренировок в среднегорье оказывает благоприятное влияние на функциональное состояние КРС системы во всех исследованных видах спорта. В большей степени кислородная поддержка необходима спортсменам в видах спорта, в которых тренировочная и соревновательная нагрузки связаны с проявлениями гипоксии и образованием в процессе работы кислородного долга. Это спортсмены видов спорта в первую очередь с анаэробным, а также со смешанным механизмами энергообеспечения. По данным исследований кислородотерапия оказывает благоприятное влияние на функциональное состояние и адаптацию спортсменов, ранее перенесших COVID-19, в условиях тренировки в среднегорье.
Источник финансирования: Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.
Source of funding: This study was not supported by any external sources of funding.
Все авторы подтверждают соответствие своего авторства согласно международным критериям ICMJE.
Участие авторов: концепция и дизайн исследования, написание текста рукописи — Ю.В. Корягина; сбор материала, редактирование текста рукописи — С.В. Нопин; написание текста рукописи — Г.Н. Тер-Акопов, Н.К. Ахкубекова, О.П. Уханова, А.А. Михайлова.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.