Введение.
Теоретические основы применения в спортивной тренировке кислородной поддержки в качестве эргогенического средства показывают, что повышение доставки кислорода к работающим мышцам улучшает энергопродукцию кислородной энергетической системы. Доставка кислорода повышает эффективность функционирования этого энергетического механизма, способствует снижению потребности в ресинтезе АТФ, уменьшению скорости продукции молочной кислоты, что, в свою очередь, препятствует раннему утомлению[5, 7, 16].
Использование кислорода как средства, способствующего повышению работоспособности спортсмена, происходит тремя различными путями [7, 16, 17]:
- вдыханием кислорода перед выполнением физической нагрузки;
- вдыханием кислорода во время мышечной работы;
- вдыханием кислорода после выполнения однократной физической нагрузки и между нагрузками.
Среди полученных результатов исследований нет единого ответа на вопросы, касающиеся вдыхания кислорода перед выполнением физической нагрузки [2, 4, 16, 17, 18]. Очевидно, это связано с тем, что у крови ограничена возможность для связывания дополнительного количества кислорода. Вдыхание кислорода может повысить это содержание приблизительно на 7%, т.е. на 70 мл, но это слишком мало, чтобы существенно повлиять на энергопродукцию. Таким образом, если спортсмен не имеет возможности дышать кислородной смесью непосредственно перед стартом, то этот дополнительный кислород, связанный кровью, будет использован при дыхании обычным воздухом менее чем за 1 мин. Исходя из этого, можно предположить, что предлагаемая форма кислородной поддержки наиболее эффективна при выполнении кратковременных нагрузок максимальной интенсивности [16].
Лабораторные тесты, выполняемые в тренировочном процессе легкоатлетов-спринтеров, можно разделить на две группы. Тесты, определяющие наибольшую мощность алактатного анаэробного процесса, составляющего сумму реакций расщепления АТФ и креатинфос фата, которой спортсмен достигает в упражнениях максимальной интенсивности, длящихся 5-10 с [5, 6, 17]. Вторая группа тестов оценивает второй компонент анаэробной работоспособности, т.е. наибольшую мощность энергообразования в процессе анаэробного гликолиза, которой спортсмен достигает в упражнениях предельной продолжительности - от 20 до 40 с [5, 6, 17]. До сих пор оценивалось лишь влияние гипоксических и нормоксических условий выполнения упражнения на уровень анаэробной работоспособности [5, 6]. Обнаружено, что понижение содержания О2 во вдыхаемом воздухе (выраженная гипоксия) за 5 мин до начала упражнения вызывает уменьшение насыщения артериальной крови кислородом до 97,2 - 88,6% (за 100% принят уровень, зарегистрированный в стандартных условиях). Величины показателей максимальной и средней мощности, достигаемые в тесте Вингате, проведенном в условиях гипоксии и нормоксии, не обнаруживают статистически существенных различий. В условиях выраженной гипоксии наблюдалась лишь тенденция к понижению величины вышеуказанных параметров [8]. Хотя многие аспекты вопроса половых различий в спорте хорошо разработаны [14, 15, 16, 17, 18], в этой области все еще существует несколько "белых пятен''. Наиболее остро неполнота наших знаний по проблеме диморфизма в спорте обнаруживается в вопросах, касающихся эффективности применения кислородной поддержки, как и других эргогенических средств.
Поскольку отсутствуют однозначные рекомендации в области применения кислородных смесей для улучшения физической работоспособности спортсменов, специализирующихся в беге на дистанции 200-400 м (кратковременные нагрузки до 30-60 с), мы решили использовать в лабораторных условиях препарат O-PUR фирмы NEWPHARMA (Швейцария), обогащающий кислородом обычный воздух на 20%, т.е. позволяющий дышать воздухом, содержащим 36-38% чистого кислорода [1].
Методика исследования . В проведенных экспериментальных исследованиях приняли участие 9 юношей и 6 девушек в возрасте 16-19 лет, специализирующихся в беге на дистанциях 100-400м. Испытуемые являлись членами спортивной команды AZS-AWF Katowice и команды MKS Bytom. Одновременно все спортсмены входили в сборную области Силезия. Легкоатлетической тренировкой обследуемые систематически занимались 3-6 лет.
Программа исследований предусматривала двукратное проведение испытаний на велоэргометре. Нагрузка выполнялась в течение 30 с. Перерыв между испытаниями продолжался 7 дней. Во время испытания спортсмены дважды выполняли работу на велоэргометре с 25-минутным перерывом. Среди тестов, определяющих анаэробную работоспособность спортсменов, нами был выбран тест Вингате [3,7], в котором отягощение вычислялось индивидуально для каждого испытуемого по формуле 75 г на 1кг массы тела. Тестирующие процедуры испытуемые выполняли на велоэргометре фирмы Monarch 824E. С помощью компьютерной программы MCE 2.2 [14] регистрировались следующие параметры выполняемой работы: относительная максимальная мощность и среднее значение мощности (Вт/кг), время достижения максимальной мощности (с), время удержания максимальной мощности (с), относительное значение общего количества выполненной работы (Дж/кг).
Забор проб крови (10 мл) из кончиков пальцев рук для определения содержания лактата проводился в состоянии покоя, а затем на 3, 6, 9 и 24-й мин после выполнения первой нагрузки и на 3, 6, 9-й мин после второй нагрузки. Содержание лактата в крови определялось энзиматическим методом с использованием стандартных реактивов фирмы Dr. Lange LKM 140 (Германия) и фотометра фирмы Dr. Lange LP- 400.
Во время второго испытания спортсмены дышали кислородной смесью, используя препарат O-PUR по следующему плану:
а) в течение 3 мин до нагрузки дышали воздухом, обогащенным кислородом на 36-38%. Прием препарата O-PUR испытуемые прекращали за 3 мин до начала теста;
б) во время 25-минутного перерыва, начиная с 5-й мин после выполнения нагрузки и по 20-ю мин, т.е. дышали препаратом O-PUR через 15 мин и прекращали прием препарата за 5 мин до начала следующего теста.
Полученные результаты исследований были обработаны с помощью статистических методик. Вычислялись средние величины, стандартные отклонения, а также процентные различия между абсолютными величинами зарегистрированных параметров мощности и работы. Определен также уровень достоверности различий между величинами параметров, зарегистрированных во время выполнения 1-го и 2-го комплексов тестирующих нагрузок.
Результаты исследовании . На рис. 1-4 приведены средние значения основных параметров характеристики кривых мощности и соответствующие им показатели дисперсии, рассчитанные по данным испытуемых спортсменов, которые принимали препарат О-PUR и не принимали его.
Анализ значений параметров характеристики кривых мощности показывает, что дыхание кислородной смесью ведет к повышению уровня Wmax на 0,48 Вт/кг в 1-м тесте и на 0,69 Вт/кг - во 2-м тесте у мальчиков и соответственно на 0,05 Вт/кг и 0,36 Вт/кг у девочек. Кратковременное, т.е. 3-минутное, использование кислородной смеси способствует более быстрому (на 6,18%, или 0,13 с) достижению максимальной мощности у девочек и на 1,7% (0,07с) у мальчиков. Анализ величин параметра средней мощности, достигаемой спортсменом, показывает самый высокий прирост во 2-м тесте после применения кислородного препарата. В группе мальчиков и девочек он выражен значением 0,33 Вт/кг, т.е. увеличивается на 3,4 и 4%, соответственно. Общее количество работы, выполненной спортсменами, свидетельствует о том, что самые высокие значения этого параметра в группе мальчиков (300,4 Дж/кг) и девочек (256,8 Дж/кг) наблюдались во время второй тестирующей нагрузки, выполняемой после 15-минутного вдыхания кислородной смеси. Величина показателя времени достижения максимальной мощности, наблюдаемая во 2-м тесте, ниже после 15-минутного применения препарата О-PUR по сравнению с зарегистрированной в стандартных условиях на 2,33% в группе мальчиков и на 4,97% в группе девочек. Время удержания максимальной мощности в анаэробном тесте увеличивается после 15-минутного применения обогащенной кислородом смеси на 0,21 с у девочек и 0,54 с у мальчиков по сравнению с уровнем, зарегистрированным в условиях нормоксии. Все обнаруженные нами различия между величинами физиологических параметров, зарегистрированных во время выполнения теста Вингате, в условиях нормоксии и гипероксии оказались статистически недостоверными.
Рис. 1. Средние значения показателей максимальной мощности, средней мощности и общей работы, зарегистрированные у мальчиков в 1-м тесте Вингате
Рис. 2. Средние значения показателей максимальной мощности, средней мощности и общей работы, зарегистрированные у мальчиков во 2-м тесте Вингате
Рис. 3. Средние значения показателей максимальной мощности, средней мощности и общей работы, зарегистрированные у девочек в 1-м тесте Вингате
Рис. 4. Средние значения показателей максимальной мощности, средней мощности и общей работы, зарегистрированные у девочек во 2-м тесте Вингате
Динамика уровня содержания лактата в крови, зарегистрированного за время выполнения двух анаэробных тестов, прослежена в условиях нормоксии и гипероксии. После 3-минутного использования препарата О-PUR обнаружено снижение прироста содержания лактата в крови по сравнению с величиной, зарегистрированной после первой тестирующей нагрузки, в которой спортсмены не дышали кислородной смесью. Понижение прироста концентрации лактата в крови на 0,93 ммоля/л у мальчиков в сочетании с высоким уровнем достигаемой спортсменами максимальной мощности и подобным уровнем выполненной работы позволяет сделать вывод, что работа, проведенная спортсменами после применения кратковременной кислородной поддержки, в этой группе была более эффективной. У обследованных девочек обнаружено повышение содержания лактата в крови вместе с ростом максимальной анаэробной мощности. Существенное повышение (pЈ0,05) концентрации лактата в крови после нагрузки, перед которой спортсмены 15 мин дышали кислородной смесью, совпадает с ростом количества работы, выполняемой испытуемыми. Разница между приростом концентрации лактата в крови после теста без предыдущей кислородной поддержки и с поддержкой составляет 1,33 ммоля/хл-1 в группе мальчиков и 3,3 ммоля/хл-1 в группе девочек. Измерения концентрации лактата в крови у спортсменов обследованных групп позволяют установить, что 15-минутное вдыхание кислородной смеси во время перерыва между очередными нагрузками вызывает понижение содержания лактата у мальчиков на 0,59 ммоля/хл-1 , а у девочек на 2,66 ммоля/хл-1 . Это свидетельствует о том, что применение кислородной поддержки влияет на ускорение утилизации накопленных во время 1-го теста продуктов гликолиза.
Выводы
1. Использование кислородной поддержки перед физической нагрузкой анаэробного характера (тест Вингате) способствует:
- достижению уровня максимальной анаэробной мощности на 3-6% выше, чем в стандартных условиях (обыкновенное дыхание);
- более низкому по сравнению со стандартными условиями приросту содержания лактата в крови, несмотря на то что спортсмены достигали в тестирующей нагрузке высшего уровня мощности, выполняя одинаковое по отношению к стандартным условиям количество работы;
- уменьшению прироста концентрации лактата в крови у мальчиков, хотя уровень достигаемой ими мощности оказался выше, чем в нагрузках, проводимых без применения кислородной смеси. В группе девочек такой зависимости не обнаружено.
2. Применение кислородной смеси в течение 15 мин между физическими нагрузками максимальной мощности повлияло на:
- выполнение большого количества работы, а также достижение в течение 30- секундной работы на велоэргометре высшего уровня средней мощности (на 4-6%);
- более быстрое достижение, а затем увеличение времени удержания максимальной мощности во время 2-й тестирующей нагрузки;
- достижение во время 2-й тестирующей нагрузки высшего уровня максимальной анаэробной мощности по сравнению с 1-й нагрузкой, перед которой спортсмены дышали кислородной смесью в течение 3 мин. При комплексном использовании двух тестов, проведенных в стандартных условиях (спортсмены дышали обычным воздухом), наблюдалось снижение максимальной мощности во 2-м тесте.
3. Кислородная поддержка, использованная спортсменами в течение 15 мин во время 25-минутного перерыва между физическими нагрузками анаэробного гликолитического характера, способствует существенному повышению скорости устранения накопленного лактата.
4. Использование кислородной поддержки перед физической нагрузкой или между нагрузками анаэробного характера в группе спортсменов, проявляющих скоростные и скоростно-выносливостные способности, позволяет им выполнять заданную работу на уровне, превышающем уровень в стандартных условиях. Поскольку концентрация лактата в крови после анаэробной нагрузки достигала исключительно высокого для этих спортсменов уровня, можно сделать вывод, что кислородная поддержка позволяет спортсменам увеличить эффективность анаэробного гликолитического образования энергии, а также терпеть высокий уровень концентрации лактата во время выполняемой работы.
5. Кислородная поддержка улучшает самочувствие, ускоряет восстановительные процессы, а также устраняет нарушения в координации движений. Все это убеждает в необходимости использования кислородной поддержки как в тренировочном процессе в качестве стимула, повышающего срочный тренировочный эффект, так и во время соревнований, прежде всего для ускорения процессов восстановления. Применение дыхательной смеси, обогащенной кислородом, оказывает примерно одинаковое влияние на повышение уровня анаэробной работоспособности как у мальчиков, так и у девочек.