 |
[править]Экспериментальное стендовое тестирование
|
|
|
|
[править]Экспериментальное стендовое тестирование
В практике спортивной медицины используются различные функциональные пробы, всего их более 100, однако здесь приведены только те, которые зарекомендовали себя как наиболее достоверные, известные и давно используемые в практике (тем более, что многие из них представляют собой модификации ранее известных тестов). Двигательные тесты чаще других применяются в спортивной медицине для диагностики функциональной готовности и физической работоспособности спортсменов (табл. 1. 24).
В данной таблице приведены тесты, применяемые для обследования спортсменов в лабораторных условиях. Все они проверены практикой спортивной медицины и обладают достаточной информативностью, а также представлена схема фармакологической коррекции методов оценки физической работоспособности в спортивной медицине.
[править]Тестирование в полевых условиях.
Применение тестов, проведенных в " полевых" условиях, для оценки действия ДД
Выносливость, исследуемая в различных видах спорта, может существенно отличаться, поскольку, бег на коньках и лыжах, велогонки существенно отличаются как по технике выполнения, так и по физическим нагрузкам на единицу времени. Так называемые " полевые" тесты могут проводиться тренером в любое время в течение тренировочного процесса. Результаты " полевых" тестов могут быть более обоснованными, так как они более точно имитируют условия тренировок и соревнований. Критериями для оценки служат функциональные сдвиги после нагрузки, их соответствие выполненной работе, стабильность при повторении и быстрота восстановления. Наиболее широко этот вопрос изучен В. А. Карпманом и его сотрудниками (Карпман, 1988). Об увеличении тренированности свидетельствует увеличение объема, интенсивности и результативности выполненной работы. При проведении проб со специфическими нагрузками циклического характера регистрируются два показателя: скорость движения и ЧСС (табл. 1. 25). В спортивно-медицинской практике для дозирования нагрузок нашли применение специальные приспособления, например плавательный тредбан для пловцов, гребной эргометр для гребцов и др.
|
|
|
В таблице 1. 25 представлены наиболее распространенные и доступные по способу проведения специфические тесты, а также недопинговые фармакологические препараты и ДД, предназначенные для коррекции физической работоспособности после значительных нагрузок.
Сопоставление лабораторных и " полевых" тестов для исследования работоспособности
Далее приводим сравнительную таблицу лабораторных и " полевых" тестов, используемых для определения выбранных переменных физиологических параметров (табл. 1. 26).
[править]Клинико-биохимический контроль
Контроль за эффективностью тренировочного процесса осуществляется с учетом целого комплекса исследований, среди которых и клинико-биохимические показатели.
Объектами биохимического исследования являются выдыхаемый воздух и биологические жидкости — кровь, моча, слюна, пот, а также мышечная ткань.
Выдыхаемый воздух — один из основных объектов исследования процессов энергетического обмена в организме, использования отдельных энергетических источников в энергообеспечении мышечной деятельности. В нем определяют количество потребляемого кислорода и выдыхаемого углекислого газа. Соотношение этих показателей в определенной мере отражает интенсивность процессов энергообмена, долю в них анаэробных и аэробных механизмов ресинтеза АТФ.
|
|
|
Кровь используется как один из наиболее важных объектов биохимических исследований, поскольку в ней отражаются все метаболические изменения в тканевых жидкостях и лимфе организма. По изменению состава крови либо жидкой ее части — плазмы можно судить о гомеостатическом состоянии внутренней среды организма или изменении его при спортивной деятельности.
Для многих исследований требуется небольшое количество крови (0, 01—0, 05 мл), поэтому ее берут из безымянного пальца руки либо из ребра мочки уха. После выполненной физической работы забор крови рекомендуется проводить через 3—7 мин, когда наступают наибольшие биохимические изменения в ней.
При физических нагрузках и воздействии других факторов среды, а также при патологических изменениях обмена веществ или после применения фармакологических средств содержание от- дельных компонентов крови существенно изменяется, следовательно, по результатам анализа крови можно охарактеризовать состояние здоровья человека, уровень его тренированности, протекание адаптационных процессов и др. В последние годы в связи с угрозой заражения СПИДом исследования крови необходимо проводить с соблюдением всех предусмотренных мер защиты.
Моча в определенной степени отражает работу почек — основного выделительного органа организма, а также динамику обменных процессов в различных органах и тканях, поэтому по изменению количественного и качественного ее состава можно судить о состоянии отдельных звеньев обмена веществ, избыточному их поступлению, нарушению гомеостатических реакций в организме, в том числе связанных с мышечной деятельностью. С мочой из организма выводятся избыток воды, многие электролиты, промежуточные и конечные продукты обмена веществ, гормоны, витамины, чужеродные вещества. Суточное количество мочи (диурез) в норме в среднем составляет 1, 5 л. Мочу собирают в течение суток, что вносит определенные затруднения в проведение исследований. Иногда ее берут дробными порциями (например, через 2 ч), при этом фиксируют порции, полученные до выполнения физической нагрузки и после нее. Моча не может быть достоверным объектом исследования после кратковременных тренировочных нагрузок, поскольку весьма сложно сразу собрать необходимое для ее анализа количество.
|
|
|
При различных функциональных состояниях организма в моче могут появляться химические вещества, не характерные для нормы: глюкоза, белок, кетоновые тела, желчные пигменты, форменные элементы крови и др. Определение этих веществ в моче может использоваться в биохимической диагностике отдельных заболеваний, а также в практике спорта для контроля эффективности тренировочного процесса, состояния здоровья спортсмена.
Слюна обычно используется параллельно с другими биохимическими компонентами. В ней определяют электролиты (Na+ и К+), активность ферментов (амилазы), рН. Существует мнение, что слюна, обладая меньшей, чем кровь, буферной емкостью, лучше отражает изменения кислотно-основного равновесия организма человека. Однако как объект исследования слюна не получила широкого распространения, поскольку состав ее зависит не только от физических нагрузок и связанных с ними изменений внутритканевого обмена веществ, но и от состояния сытости (" голодная" или " сытая" слюна).
Пот в отдельных случаях представляет интерес как объект исследования. Необходимое для анализа его количество собирают с помощью хлопчатобумажного белья или полотенца, которое замачивают в дистиллированной воде для извлечения различных компонентов пота. Экстракт выпаривают в вакууме и подвергают анализу.
Мышечная ткань является очень показательным объектом биохимического контроля мышечной деятельности, однако используется редко, поскольку образец мышечной ткани необходимо брать методом игольчатой биопсии. Для этого над исследуемой мышцей делают небольшой разрез кожи и с помощью специальной иглы берут кусочек (проба) мышечной ткани (2—3 мг), которую сразу замораживают в жидком азоте и в дальнейшем подвергают структурному и биохимическому анализу. В пробах определяют количество сократительных белков (актина и миозина), АТФазную активность миозина, показатели энергетического потенциала (содержание АТФ, гликогена, креатинфосфата), продукты энергетического обмена, электролиты и другие вещества. По их содержанию судят о составе и функциональной активности мышц, ее энергетическом потенциале, а также изменениях, которые происходят при воздействии однократной физической нагрузки или долговременной тренировки.
|
|
|
В процессе проведения клинико-биохимического контроля в практике спорта используются следующие биохимические показатели:
§ энергетические субстраты (АТФ, КрФ, глюкоза, свободные жирные кислоты);
§ ферменты энергетического обмена (АТФаза, КрФкиназа, цитохромоксидаза, лактатдегилрогеназа и др. );
§ промежуточные и конечные продукты обмена углеводов, липидов и белков (молочная и пировиноградная кислоты, кетоновые тела, мочевина, креатинин, креатин, мочевая кислота, углекислый газ и др. ); показатели кислотно-основного состояния крови (рН крови, парциальное давление СО,, резервная щелочность или избыток буферных оснований и др. );
§ регуляторы обмена веществ (ферменты, гормоны, витамины, активаторы, ингибиторы);
§ минеральные вещества в биохимических жидкостях (например, бикарбонаты и соли фосфорной кислоты определяют для характеристики буферной емкости крови);
§ содержание общего белка, количество и соотношение белковых фракций в плазме крови:
§ анаболические стероиды и другие запрещенные средства в практике спорта (допинг), выявление которых — задача допингового контроля.
Среди показателей углеводного обмена наибольшее практическое значение имеют глюкоза и молочная кислота (лактат).
Глюкоза. Содержание глюкозы в крови поддерживается на относительно постоянном уровне специальными регуляторными механизмами в пределах 3, 3—5, 5 ммоль л-1(80—120 мг %). Изменение ее содержания в крови при мышечной деятельности индивидуально и зависит от уровня тренированности организма, мощности и продолжительности физических упражнений. Кратковременные физические нагрузки субмаксимальной интенсивности могут вызывать повышение содержания глюкозы в крови за счет усиленной мобилизации гликогена печени. Длительные физические нагрузки приводят к снижению содержания глюкозы в крови. У нетренированных лиц это снижение более выражено, чем у тренированных. Повышенное содержание глюкозы в крови свидетельствует об интенсивном распаде гликогена печени либо относительно малом использовании глюкозы тканями, а пониженное ее содержание — об исчерпании запасов гликогена печени либо интенсивном использовании глюкозы тканями организма.
По изменению содержания глюкозы в крови судят о скорости аэробного окисления ее в тканях организма при мышечной деятельности и интенсивности мобилизации гликогена печени. Этот показатель обмена углеводов редко используется самостоятельно в спортивной диагностике, поскольку уровень глюкозы в крови зависит не только от воздействия физических нагрузок на организм, но и от эмоционального состояния человека, гуморальных механизмов регуляции, питания и других факторов.
|
|
|
У здорового человека в моче глюкоза отсутствует, однако может появиться при интенсивной мышечной деятельности, эмоциональном возбуждении перед стартом и при избыточном поступлении углеводов с пищей (алиментарная глюкозурия) в результате увеличения ее уровня в крови (состояние гипергликемии). Появление глюкозы в моче при физических нагрузках свидетельствует об интенсивной мобилизации гликогена печени, постоянное наличие ее в моче является диагностическим тестом заболевания сахарным диабетом.
Молочная кислота. Гликолитический механизм ресинтеза АТФ в скелетных мыщцах заканчивается образованием молочной кислоты, которая затем поступает в кровь. Выход ее в кровь после прекращения работы происходит постепенно, достигая максимума на 3—7-й минуте после окончания работы. Содержание молочной кислоты в крови в норме в состоянии относительного покоя составляет 1, 0—1, 5 ммоль-л-1 (15— 30 мг %) и существенно возрастает при выполнении интенсивной физической работы. При этом накопление ее в крови совпадает с усиленным образованием в мышцах, которое существенно повышается после напряженной кратковременной нагрузки и может достичь до 30 ммоль-кг-1 массы при изнеможении. Количество молочной кислоты больше в венозной крови, чем в артериальной. С увеличением мощности нагрузки содержание ее в крови может возрастать у нетренированного человека до 5—6 ммоль л-1, у тренированного — до 20 ммоль-л-1 и выше. В аэробной зоне физических нагрузок лактат составляет 2—4 ммоль л-1, в смешанной — 4—10 ммоль л-1, в анаэробной — более 10 ммоль-л-1. Условная граница анаэробного обмена соответствует 4 ммоль лактата в 1 л крови и обозначается как порог анаэробного обмена (ПАНО), или лактатный порог (ЛП). Снижение содержания лактата у одного и того же спортсмена при выполнении стандартной нагрузки на разных этапах тренировочного процесса свидетельствует об улучшении тренированности, а повышение — об ухудшении ее. Значительные концентрации молочной кислоты в крови после выполнения максимальной работы свидетельствуют о более высоком уровне тренированности при хорошем спортивном результате или о большей метаболической емкости гликолиза, большей устойчивости его ферментов к смещению рН в кислую сторону. Таким образом, изменение концентрации молочной кислоты в крови после выполнения определенной физической нагрузки связано с состоянием тренированности спортсмена. По изменению ее содержания в крови определяют анаэробные гликолитические возможности организма, что важно при отборе спортсменов, развитии их двигательных качеств, контроле тренировочных нагрузок и хода процессов восстановления организма.
Среди показателей липидного обмена наиболее важны свободные жирные кислоты, кетоновые тела, холестерол, продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ) и фосфолипиды.
Свободные жирные кислоты. Являясь структурными компонентами липидов, уровень свободных жирных кислот в крови отражает скорость липолиза триацилглицеролов в печени и жировых депо. В норме содержание их в крови составляет 0, 1—0, 4 ммоль-л-1 и увеличивается при длительных физических нагрузках.
По изменению содержания свободных жирных кислот в крови контролируют степень подключения липидов к процессам энергообеспечения мышечной деятельности, а также экономичность энергетических систем или степень сопряжения между липидным и углеводным обменом. Высокая степень сопряжения этих механизмов энергообеспечения при выполнении аэробных нагрузок является показателем высокого уровня функциональной подготовки спортсмена.
Кетоновые тела. Образуются они в печени из ацетил-КоА при усиленном окислении жирных кислот в тканях организма. Кетоновые тела из печени поступают в кровь и доставляются к тканям, в которых большая часть используется как энергетический субстрат, а меньшая выводится из организма. Уровень кетоновых тел в крови в определенной степени отражает скорость окисления жиров. Содержание их в крови в норме относительно небольшое — 8 ммоль-л-1. При накоплении в крови до 20 ммоль-л-1 (кетонемия) они могут появиться в моче, тогда как в норме в моче кетоновые тела не выявляются. Появление их в моче (кетонурия) у здоровых людей наблюдается при голодании, исключении углеводов из рациона питания, а также при выполнении физических нагрузок большой мощности или длительности. Этот показатель имеет также диагностическое значение при выявлении заболевания сахарным диабетом, тиреотоксикозом.
По увеличению содержания кетоновых тел в крови и появлению их в моче определяют переход энергообразования с углеводных источников на липидные при мышечной активности. Более раннее подключение липидных источников указывает на экономичность аэробных механизмов энергообеспечения мышечной деятельности, что взаимосвязано с ростом тренированности организма.
Холестерол. Это представитель стероидных липидов, не участвующий в процессах энергообразования в организме. Содержание его в плазме крови в норме составляет 3, 9—6, 5 ммоль*л-1 и зависит от пола (у мужчин выше), возраста (у детей ниже), диеты (у вегетарианцев ниже), двигательной активности. Постоянное увеличение уровня холестерола и его отдельных липопротеиновых комплексов в плазме крови служит диагностическим тестом развития тяжелого заболевания — атеросклероза, сопровождающегося поражением кровеносных сосудов. Установлена зависимость коронарных нарушений от концентрации холестерола в крови. При поражении сосудов сердца наблюдается ишемия миокарда или инфаркт, а сосудов мозга — инсульты, сосудов ног атрофия конечностей. В работах последних лет показано, что выведению из организма человека холестерола способствуют пищевые волокна (клетчатка), содержащиеся в овощах, фруктах, черном хлебе и других продуктах, а также лецитин и систематические занятия физическими упражнениями.
Продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ). При физических нагрузках усиливаются процессы перекисного окисления липидов и накапливаются продукты этих процессов, что является одним из факторов, лимитирующих физическую работоспособность, поэтому при биохимическом контроле реакции организма на физическую нагрузку, оценке специальной подготовленности спортсмена, выявлении глубины биодеструктивных процессов при развитии стресс-синдрома проводят анализ содержания продуктов перекисного окисления в крови: малонового диальдегида, диеновых конъюгатов, а также супероксиддисмутазную, глутатионпероксидазную. глутатионредуктазную и каталазную активность.
Фосфолипиды Содержание фосфолипидов в норме в крови составляет 1, 52—3, 62 г-л-1. Повышение их уровня в крови наблюдается при диабете, заболеваниях почек, гипофункции щитовидной железы и других нарушениях обмена, а понижение — при жировой дистрофии печени, т. е. при поражении структуры печени, в которых они синтезируются. Для стимуляции синтеза фосфолипидов и снижения содержания в крови триацилглицеролов необходимо увеличить потребление с пишей липотропных веществ. Поскольку длительные физические нагрузки сопровождаются жировой дистрофией печени, в спортивной практике иногда используют контроль содержания триацилглицеролов и фосфолипидов в крови.
Из показателей белкового обмена в клинико-биохимическом контроле в спорте используют гемоглобин, миоглобин, актин, альбумины, глобулины, мочевину, креатинин и креатин.
Гемоглобин. Основным белком эритроцитов крови является гемоглобин, который выполняет кислородтранспортную функцию. Он содержит железо, связывающее кислород воздуха. Концентрация гемоглобина в крови зависит от пола и составляет в среднем 7, 5—8, 0 ммоль л-1 (120—140 г л-1 ) у женщин и 8, 0-10, 0 ммольл-1 (140—160 г лл-1 ) у мужчин, а также от степени тренированности. При мышечной деятельности резко повышается потребность организма в кислороде, что удовлетворяется более полным извлечением его из крови, увеличением скорости кровотока, а также постепенным увеличением количества гемоглобина в крови за счет изменения общей массы крови. С ростом уровня тренированности спортсменов в видах спорта на выносливость концентрация гемоглобина в крови у женщин возрастает в среднем до 130— 150 гл-1, у мужчин — до 160—180 г-л-1. Увеличение содержания гемоглобина в крови в определенной степени отражает адаптацию организма к физическим нагрузкам в гипоксических условиях.
При интенсивных тренировках, особенно у женщин, занимающихся циклическими видами спорта, а также при нерациональном питании происходит разрушение эритроцитов крови и снижение концентрации гемоглобина до 90 гл-1 и ниже, что рассматривается как железодефицитная " спортивная анемия". В этом случае следует изменить программу тренировочных занятий, а в рационе питания увеличить содержание белковой пищи, железа и витаминов группы В.
По содержанию гемоглобина в крови можно судить об аэробных возможностях организма, эффективности аэробных тренировочных занятий, состоянии здоровья спортсмена.
Миоглобин. В саркоплазме скелетных и сердечной мышц находится высокоспециализированный белок, выполняющий функцию транспорта кислорода подобно гемоглобину. Содержание миоглобина в крови в норме незначительное (10-70 нг-л-1).
Под влиянием физических нагрузок, при патологических состояниях организма он может выходить из мышц в кровь, что приводит к повышению его содержания в крови и появлению в моче (миоглобинурия). Количество миоглобина в крови зависит от объема выполненной физической нагрузки, а также от степени тренированности спортсмена, поэтому данный показатель может быть использован для диагностики функционального состояния работающих скелетных мышц.
Актин. Содержание актина в скелетных мышцах как структурного и сократительного белка существенно увеличивается в процессе тренировки. По его содержанию в мышцах можно было бы контролировать развитие скоростносиловых качеств спортсмена при тренировке, однако определение его содержания в мышцах связано с большими методическими затруднениями. Тем не менее после выполненных физических нагрузок отмечается появление актина в крови, что свидетельствует о разрушении либо обновлении миофибриллярных структур скелетных мышц. В крови содержание актина определяют радиоиммунологическим методом и по его изменению судят о переносимости физических нагрузок, интенсивности восстановления миофибрилл после мышечной работы.
Альбумины и глобулины. Это низко молекулярные основные белки плазмы крови. Альбумины составляют 50—60 % всех белков сыворотки крови, глобулины — 35—40 %. Они выполняют разнообразные функции в организме: входят в состав иммунной системы, особенно глобулины, и защищают организм от инфекций, участвуют в поддержании рН крови, транспортируют различные органические и неорганические вещества (в том числе лекарственные средства и их метаболиты), используются для построения других веществ. Количественное соотношение их в сыворотке крови в норме относительно постоянно и отражает состояние здоровья человека. Соотношение этих белков изменяется при утомлении, многих заболеваниях и может использоваться в спортивной медицине как диагностический показатель состояния здоровья.
Мочевина. При усиленном распаде тканевых белков, избыточном поступлении в организм аминокислот в печени в процессе связывания токсического для организма человека аммиака синтезируется нетоксическое азотсодержащее вещество — мочевина. Из печени мочевина поступает в кровь и выводится с мочой.
Концентрация мочевины в норме в крови каждого взрослого человека индивидуальна — в пределах 3, 5—6, 5 ммоль-л" 1. Она может увеличиваться до 7—8 ммоль-л-1 при значительном поступлении белков с пищей, до 16—20 ммоль-л-1 —-при нарушении выделительной функции почек, а также после выполнения длительной физической работы за счет усиления катаболизма белков до 9 ммоль-л-1 и более.
В практике спорта этот показатель широко используется при оценке переносимости спортсменом тренировочных и соревновательных физических нагрузок, хода тренировочных занятий и процессов восстановления организма. Для получения объективной информации концентрацию мочевины определяют на следующий день после тренировки утром натощак. Если выполненная физическая нагрузка адекватна функциональным возможностям организма и произошло относительно быстрое восстановление метаболизма, то содержание мочевины в крови утром натощак возвращается к норме (3, 5—7, 0 ммоль-л-1) (рис. 1. 12). Это связано с уравновешиванием скорости синтеза и распада белков в тканях организма, что свидетельствует о его восстановлении. Если содержание мочевины на следующее утро остается выше нормы, то это свидетельствует о недовосстановлении организма либо развитии его утомления: при количестве мочевины выше 7 ммоль-л-1 полагают отсутствие равновесия в обменных процессах (т. е. недовосстановление), а при увеличении количества мочевины до 8 ммоль-л-1 делают заключение о чрезмерности тренировочной нагрузки.
Обнаружение белка в моче. У здорового человека белок в моче отсутствует. Появление его (протеинурия) отмечается при заболевании почек (нефрозы), поражении мочевых путей, а также при избыточном поступлении белков с пищей или после мышечной деятельности анаэробной направленности. Это связано с нарушением проницаемости клеточных мембран почек из-за закисления среды организма и выхода белков плазмы в мочу.
По наличию определенной концентрации белка в моче после выполнения физической работы судят о ее мощности. Так, при работе в зоне большой мощности она составляет 0, 5 %, при работе в зоне субмаксимальной мощности может достигать 1, 5 %.
Креатинин. Это вещество образуется в мышцах в процессе распада креатинфосфата. Суточное выделение его с мочой относительно постоянно для данного человека и зависит от мышечной массы тела. У мужчин оно составляет 18—32 мг-кг-1 в сутки, у женщин — 10—25 мг-кг-1. По содержанию креатинина в моче можно косвенно оценить скорость креатинфосфокиназной реакции, а также содержание мышечной массы тела. По количеству креатинина, выделяемого с мочой, определяют содержание тощей мышечной массы тела согласно следующей формуле:
тощая масса тела = 0, 0291 х креатинин мочи (мг сут-1) + 7, 38.
Изменение количества тощей массы тела свидетельствует о снижении или увеличении массы тела спортсмена за счет белков. Эти данные важны в атлетической гимнастике и силовых видах спорта.
Креатин. В норме в моче взрослых людей креатин отсутствует. Обнаруживается он при перетренировке и патологических изменениях в мышцах, поэтому наличие креатина в моче может использоваться как тест при выявлении реакции организма на физические нагрузки.
В моче у детей раннего возраста креатин постоянно присутствует, что связано с преобладанием его синтеза над использованием в скелетных мышцах.
|
|
|
