Автореферат: Физиологические особенности функционального состояния организма человека при физической работе в условиях ограничения теплоотдачи

После прекращения работы незначительно замедлялась скорость ответной реакции на световой раздражитель (об этом можно судить по достоверному увеличению ВПЗМР на 5%) и снижалась статическая мышечная выносливость (по данным кистевой динамографии изучаемый показатель оказался достоверно меньше исходного на 19%). Это свидетельствовало о появлении начальных признаков общего утомления наряду с развившимся мышечным утомлением в нижних конечностях.

Другая динамика показателей теплового состояния организма наблюдалась в течение такого же по времени выполнения аналогичной работы в условиях заметного ограничения теплоотдачи. В этих случаях на 10-й мин работы регистрировалось отчетливо выраженное увеличение СВТ кожи до 34,5±0,2оС при исходной - 31,8±0,2оС. В ходе дальнейшего выполнения работы СВТ кожи медленно нарастала и к моменту отказа ее величина была равна 35,2±0,2оС. Оральная температура в первые 10 мин работы оставалась практически на уровне исходной (36,6±0,05 оС). Далее происходило постепенное увеличение Тор, прирост которой к концу эксперимента составил 0,4±0,08оС. Со стороны СТТ и Q также отмечался замедленный рост. Ко времени наступления отказа СТТ возрастала в среднем на 1,2оС (до 36,8оС), накопление тепла (ДQ) в организме обследуемых на 4,1±0,2 кДж/кг. В этих случаях конечные величины рассматриваемых показателей характеризовали умеренный перегрев человека. Важно отметить, что при данной степени гипертермии, обусловленной работой с большим расходом энергии и уменьшением испарительной теплоотдачи при повышенной влажности воздуха, существенно ухудшались состояние ЦНС (отмечалось достоверное уменьшение ВПЗМР на 3% и величины КЧССМ, которая в конце экспериментов по сравнению с исходной статистически достоверно возрастала в среднем на 3%); снижалась физическая работоспособность (к моменту окончания работы отмечались достоверные увеличение величины коэффициента тремора на 17% и уменьшение статической выносливости мышц кисти и предплечья на 26,7%); ухудшался субъективный статус (наблюдалось снижение величин следующих показателей: «самочувствие» - на 13,2%; «активность» - на 10,5% по отношению к данным до начала работы, при р<0,001).

Дальнейшее повышение температуры и влажности воздуха (до 31±1°С и 85±1%) при его малой подвижности (0,3±0,1 м/с) приводило к резкому ограничению теплоотдачи. В результате предельная длительность работы интенсивностью 75% от МПК сокращалась до 50±4 мин (М±m, р<0,05) и ее выполнение сопровождалось непрерывным возрастанием величин показателей теплового состояния организма. Так, уже в первые 10 мин было обнару-жено увеличение СВТ кожи и Тор до 35,2±0,2оС и 36,9±0,04оС при исходных 32,2±0,2оС и 36,6±0,05оС. Далее величины СВТ кожи и Тор продолжали нарастать и достигали к моменту прекращения работы соответственно 36,l±0,lоС и 37,5±0,06оС. Изменения СТТ, Q и ДQ характеризовались их непрерывном ростом. К концу работы СТТ возрастала на 1,7±0,07оС и ДQ до 6,0±0,2 кДж/кг.

Основными причинами развившейся гипертермии явились резкое ограничение теплопотерь путем потоиспарения при высокой влажности воздуха, несмотря на обильное потоотделение, и дополнительное образование метаболического тепла за счет возрастания интенсивности газоэнергообмена в последние 10 мин физической нагрузки. Так, величины влагопотерь у обследуемых за время работы, определяемые по снижению массы их тела, составили 420±25г (режим 1), 850±20г (режим 2) и 1030±21г (режим 3).

Следует подчеркнуть, что в результате развившегося перегревания нарушалось функциональное состояние ЦНС. Об этом можно судить по статистически достоверным уменьшению ВПЗМР на 6% и возрастанию величины КЧССМ в среднем на 8%. Сравнительный анализ результатов самооценки обследуемыми своего субъективного состояния показал выраженное ухудшение субъективного статуса обследуемых. Об этом судили по снижению величин следующих показа-телей: «самочувствие» - на 26,1%; «активность» - на 18,6%; «настроение» - на 13,7% по отношению к данным до начала работы (р<0,001). Результаты оценки физической работоспособности выявили статистически значимые различия в отношении способности к точной координации движений. Так, достоверное снижение точной сенсомоторной координации составило 43,6% от исходного уровня. При этом возрастание коэффициента тремора произошло за счет удлинения времени прохождения лабиринта и роста касаний его стенок. По данным кистевой динамографии, выполнение заданной работы до отказа приводило к существенному снижению выносливости мышц кисти и предплечья к статической нагрузке. Это нашло отражение в достоверном уменьшении статической выносливости мышц кисти и предплечья относительно исходной величины на 32%.

На основании изложенного материала можно полагать, что разнонаправленные по характеру динамики и выраженности изменения показателей теплового состояния человека в ходе работы субмаксимальной мощности при различных параметрах микроклимата приобретают важное значение как информативные критерии оценки степени гипертермии, развившейся в этих условиях. В качестве таких критериев в табл. 1 приведены абсолютные значения показателей теплового состояния спортсменов в конце непрерывной работы субмаксимальной мощности при трех микроклиматических режимах, позволяющие диагностировать: отсутствие перегрева (режим 1), умеренный перегрев (режим 2), значительный перегрев (режим 3).

Таблица 1. Величины показателей теплового состояния к концу непрерывной работы субмаксимальной мощности при трех микроклиматических режимах (М±m, р<0,05)

Вместе с тем, как показали проведенные исследования, переносимость действия интенсивной физической нагрузки и ее сочетание с затрудненной теплоотдачей могут быть связаны с результативностью функционирования сердечно-сосудистой системы. Подтверждением этому явился сравнительный анализ динамики и абсолютных величин показателей системной кардиогемодинамики и церебрального кровообращения в условиях комфортного (режим 1), теплого влажного (режим 2) и жаркого влажного (режим 3) микроклимата.

Установлено, что при всех микроклиматических режимах в течение первых 10 мин физической нагрузки мощностью 175 Вт происходило резкое увеличение исходной (70-72 уд/мин) ЧСС. В дальнейшем указанный показатель (рис. 1) либо оставался на относительно стабильном уровне (режим 1), либо медленно нарастал (режимы 2 и 3). СО крови в начальном периоде нагрузки (10 мин) отчетливо уменьшался, а затем удерживался на одном уровне, составляя 72ч75 мл (режим 1) и 65ч68 мл (режим 2), или продолжал снижаться, приближаясь к 54ч58 мл (режим 3) в момент отказа от продолжения работы. Для динамики МОК характерным оказался первоначальный рост (до 10 мин) с последующей стабилизацией на разном уровне в зависимости от условий окружающего микроклимата.

В настоящих исследованиях возрастание и стабилизация МОК были обусловлены резко выраженным учащением в начальном 10-минутном периоде интенсивной физической нагрузки и дальнейшим ее нарастанием (режимы 2 и 3) или сохранением на высоком уровне (режим 1), поскольку СО крови неуклонно падал (режим 3), или после первоначального уменьшения находился на одном уровне (режимы 1 и 2). Однако различия при этом определялись тем, что за счет большей величины СО крови уровень стабилизации МОК при режиме 1 оказался выше, чем при режимах 2 и 3.

Из приведенных данных следует, что только в микроклимате с оптимальными условиями теплоотдачи, обеспечивающими поддержание температурного гомеостаза человека при выполнении мышечной работы субмаксимальной мощности, возможна стабилизация основных параметров деятельности сердца (ЧСС, СО, МОК). Такое постоянство свидетельствует о наступлении через 10 мин работы периода устойчивого состояния («Study State»), когда производительность сердца соответствует энергетическим потребностям организма при определенном виде физической нагрузки в конкретных микроклиматических условиях.

В то же время по мере повышения температуры и влажности окружающей среды от уровня оптимальных возрастает напряжение сердечной деятельности и снижается ее эффективность, особенно при резко выраженном ограничении испарительной теплоотдачи. Это подтверждают характер динамики и величины показателей, отражающих системное артериальное давление и общее периферическое сосудистое сопротивление.

39

Рис. 1. Динамика ЧСС, СО крови и МОК при мышечной работе субмаксимальной мощности в трех микроклиматических режимах.

Обозначения: 1 - комфортный микроклимат (Т=18±1єС, ц=68±1%, v=0,3±0,1м/с);2 - теплый влажный микроклимат (Т=25±1єС, ц=75±1%,v=0,3±0,1м/с); 3- жаркий влажный микроклимат (Т=31±1єС, ц=85±1%, v=0,3±0,1м/с).

Обнаружено, что в первые 10 мин интенсивной физической нагрузки АДс возрастало на 42±1 (режим 1), 44±1 (режим 2) и 53±1 (режим 3) мм рт.ст. по отношению к исходному, после чего оставалось на стабильном повышенном уровне до конца воздействия (рис. 2). При режиме 1 АДд к 10-й минуте нагрузки уменьшалось на 10±1 мм по отношению к исходной величине (79±1 мм рт.ст.) и затем сохранялось на постоянном пониженном уровне. При режимах 2 и 3 наблюдалось непрерывное падение АДд, величина которого к моменту прекращения работы становилась меньше исходной соответственно на 33±2 и 54±5 мм рт.ст.

39

Рис. 2. Динамика АДс, АДд при мышечной работе субмаксимальной мощности в трех микроклиматических режимах.

Обозначения см. рис. 1.

В характере динамики СГД наблюдались следующие фазы: «подъем» - первые 10 мин работы (режимы 1 и 2); «стабилизация» - последующие 50 мин (режим 1) или 40 мин (режим 2); «снижение» - последние 10 мин работы (режим 2). При режиме 3 СГД характеризовалось непрерывным снижением (рис. 3).

Как видно на рисунке, сходный характер приобретала динамика ОПСС. При этом его изменения отличались высокой динамичностью: с резкими снижениями в начальном периоде работы (10 мин) и последующей стабилизацией на пониженном уровне (режим 1) или дальнейшим падением (режимы 2 и 3) до конца работы.

Описанные изменения показателей кардиогемодинамики подтверждают тот установленный в исследованиях факт, что только в оптимальном микроклимате, при котором выполнение мышечной работы субмаксимальной мощности не вызывает нарушения теплового баланса организма, обеспечивается устойчивое состояние системного кровообращения на новом функциональном уровне.

На основании анализа полученных результатов представляется возможным выделение 3-х основных вариантов в динамике системного АД, интегративным показателем которого принято считать СГД: относительная стабилизация на повы-шенном уровне (оптимальный микроклимат); относительная стабилизация, сме-няющаяся срывом (теплый влажный микроклимат); непрерывное снижение (жаркий влажный микроклимат).

Согласно полученным данным, выделенные варианты динамики СГД могут быть обусловлены разнонаправленными сдвигами МОК (подъем и стабилизация на разных уровнях) и ОПСС (резкое падение и стабилизация на пониженном уровне или непрерывное снижение).

39

Рис. 3. Динамика СГД и ОПСС при мышечной работе субмаксимальной мощности в трех микроклиматических режимах.

Обозначения см. рис. 1.

Рассмотрим более подробно 3 варианта динамики СГД, которые можно объяснить следующим образом. Уже в начале интенсивной мышечной работы, судя по выраженному повышению кожной температуры, происходит терморе-гуляторное расширение поверхностных сосудов, приводящее к увеличению емкости сосудистого русла кожи. Возникающее при этом относительное уменьшение объема циркулирующей крови инициирует возрастание МОК за счет резкого увеличения ЧСС, поскольку СО крови снижается. В результате быстрого падения ОПСС уменьшается АДд, тогда как АДс повышается за счет роста МОК, что также согласуется с имеющимися в литературе данными (Maxwell N.S. et al., 1996; Galloway S.D.R. et al., 1997).

В ходе дальнейшего исследования у лиц с энерготратами порядка 46 кДж/мин в условиях ограничения испарительной теплоотдачи повышение теплопродукции приводит к интенсификации потоотделения и рабочая нагрузка на сердечно-сосудистую систему постоянно нарастает. По мере действия этой нагрузки результативность ее функционирования непрерывно снижается, о чем и свидетельствовала динамика СГД. Она характеризовалась неуклонным уменьшением значений данного показателя при продолжающемся увеличении ЧСС и снижении СО крови, ОПСС, АДд на фоне удерживания АДс на повышенном и МОК на относительно низком уровне. В совокупности, выявленные разнонаправленные сдвиги могут свидетельствовать о значительном снижении компенсаторных возможностей системы кровообращения на сочетанное воздействие физической и термической нагрузок, чем объясняется сокращение предельной длительности непрерывной работы субмаксимальной мощности до 50±4 мин.

Следовательно, уровень значений СГД, а также других показателей кардиогемодинамики, приобретает важное значение как информативных критериев оценки особенностей функционального состояния организма человека при мышечной работе большой мощности в различных микроклиматических условиях окружающей среды. В частности, применительно к жаркому влажному микроклимату о перенапряжении в работе регуляторных приспособительных механизмов организма спортсменов можно судить по величинам показателей системного АД и деятельности сердца при наступлении отказа от продолжения работы субмаксимальной мощности (табл. 2).