Следует отметить, что изучению физической работоспособности (ФР) как интегрального показателя состояния организма при воздействии горной гипоксии посвящено большое количество работ [39-47].
Многочисленные исследования начиная с ранней работы N. Zuntz показали, что максимальная физическая работоспособность, или максимальное потребление кислорода (VO2max), снижается после подъема на большую высоту [48]. Данные ряда исследований, собранные P. Cerretelli [49], демонстрируют снижение VO2max на 5-10 % по сравнению с уровнем моря даже на очень скромной высоте 2500 м, примечательно, что отсутствовали различия между испытуемыми, подвергшимися воздействию острой гипоксии, и теми, кто имел преимущество акклиматизации. Другими словами, VO2max не возвращается к значениям уровня моря при акклиматизации. Небольшое снижение VO2max у профессиональных спортсменов наблюдается уже на высоте 500 м над уровнем моря [50]. Еще одной важной особенностью является тот факт, что снижение максимальной ФР происходит, независимо от исходного уровня физической подготовки человека [51, 52].
Важность снижения VO2max заключается в том, что способность к выполнению физической работы снижается, так что выполнять упражнения с той же интенсивностью становится труднее. Например, альпинист, пытающийся выполнять физические упражнения с той же интенсивностью, что и на уровне моря, заметит большее ощущение усилия или будет вынужден снизить интенсивность тренировки в устойчивом состоянии для достижения того же процента от VO2max.
Наблюдение P. Cerretelli о том, что акклиматизация не приводит к улучшению VO2max, противоречит опыту многих альпинистов, которые считают, что после акклиматизации они лучше работают на большой высоте. Причина этого кажущегося несоответствия заключается в том, что альпинизм, треккинг и многие другие виды деятельности на большой высоте не выполняются на уровне VO2max или близком к нему, а наоборот, выполняются при субмаксимальной интенсивности, где улучшение происходит после акклиматизации [53-56]. Например, еще в 1958 г. L. G. Pugh показал, что потребление кислорода у альпинистов, успешно достигающих высоты 6000 м, соответствует от 1/2 до 3/4 от VO2max [57]. К сожалению, важность этого раннего наблюдения была в значительной степени упущена учеными, изучающими ФР во время акклиматизации; основное внимание сосредоточено на изменениях различных параметров и их влиянии на максимальную производительность, тогда как в действительности больше внимания должно быть сосредоточено на субмаксимальной.
Для оценки ФР используются различные прямые и косвенные параметры и показатели: уровень физической нагрузки; максимальное потребление кислорода, достигнутое при предельной по интенсивности нагрузки; величина нагрузки, при которой достигается определенная частота сердечных сокращений (например, тесты с определением PWC170, PWC150 и PWC130) [58]; индекс гарвардского степ-теста, индекс Руфье Диксона [59]; показатели при достижении порога анаэробного обмена и др. [60].
На практике ФР определяется с использованием функциональных проб, которых насчитывается более 200. Ввиду относительной простоты проведения и отсутствия необходимости в дополнительном оборудовании наиболее часто используются пробы Руфье с приседаниями за 30 с, 3-минутный бег на месте, а также пробы с задержкой дыхания: Проба Штанге, Генчи, Серкина [61].
Для определения ФР организма и общей ФР в медицинской практике и в спорте высших достижений используют пробы с физической нагрузкой. Подобные тесты являются унифицированными для оценки функционального состояния и выявления нарушения толерантности к физической нагрузке, а также дают возможность оценить уровень общей физической работоспособности, независимо от воздействия окружающих факторов. Преимущество также отдается тем видам нагрузки, при выполнении которых регистрация показателей может быть выполнена непосредственно во время тестирования. В зависимости от технического оснащения нагрузочные тесты можно разделить на две группы [62]:
1) высокотехнологичные методы исследования и оценки, к которым относятся кардиопульмональные нагрузочные тестирования (КПНТ) (требуется дорогостоящее оборудование: эргоспирометрические системы, беговые дорожки, велоргометры и т.д., - позволяющее провести оценку функции дыхательной и сердечно-сосудистой систем;
2) лабораторные и внелабораторные, или «полевые», нагрузочные тесты (не требуется специальное оборудование).
По сравнению с нагрузочными тестами (лабораторными и внелабора- торными) КПНТ представляет собой более информативный метод, который позволяет получить интегративный ответ на физическую нагрузку, включающую в себя: легочную, сердечно-сосудистую, кроветворную, нейропсихо- логическую и скелетно-мышечную системы, которые не отражаются адекватно через измерение функции отдельной системы органов [63, 64], считаясь «золотым стандартом» для функциональной оценки кардиопульмональной функции [65-67]. Этот неинвазивный, динамический физиологический обзор позволяет оценить как субмаксимальные, так и пиковые ответы на физические нагрузки, предоставляя врачу вспомогательную информацию о функциональном состоянии организма для оценки работоспособности и уточнения причин функциональных нарушений, необходимых для принятия клинического решения и определения тактики и стратегии ведения пациентов [68, 69].
В настоящее время системы КПНТ позволяют оценить функциональное состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем как в покое, так и при выполнении нагрузки, основываясь на регистрации ряда показателей: потребление кислорода, выделения углекислого газа, объем вентиляции легких, частота дыхания, частота сердечных сокращении, артериальное давление, время нагрузки, характеристик анаэробного порога [62, 64].
Таким образом, на сегодня существует несколько методических подходов к оценке устойчивости организма к гипоксии, для каждого из них есть свои показания и особенности применения: методы, основанные на регистрации изменений генетических и биохимических маркеров гипоксии; функциональные пробы (проба Штанге, Генча, Серкина, Розенталя и др.), сопровождающиеся кратковременной острой гипоксией, с учетом антропометрических данных и без таковых; методы оценки устойчивости к гипоксии, основанные на дыхании воздухом с пониженным содержанием кислорода без выполнения физических нагрузок (наличие гипоксической гипоксии, гипобарической гипоксии) и с выполнением физических нагрузок (наличие гипоксической гипоксии и гипоксии нагрузки) и проведением КПНТ и без такового. Все данные подходы к оценке устойчивости к гипоксии имеют право на существование, а при выборе метода оценки следует учитывать инструментальные возможности, время для проведения оценки, целевой контингент, место проведения и т.д. Каждый из данных подходов имеет свои положительные и отрицательные стороны, которые следует учитывать при оценке устойчивости к гипоксии. Однако, по нашему мнению, подход к оценке устойчивости человека к гипоксии при выполнении физических нагрузок с учетом полноценной оценки реакции кардиореспираторной системы (что позволяют делать КПНТ) является наиболее верным и объективным. В то же время остается открытым ряд вопросов: какой уровень гипоксического воздействия, предъявляемый испытуемым, и какой характер физической нагрузки являются наиболее объективными, а также на основании каких критериев необходимо проводить оценку устойчивости человека к гипоксии при выполнении физических нагрузок. Решение этих вопросов требует проведения экспериментальных исследований, научной основой которых станет изучение взаимосвязей между функциональной реактивностью организма и его физической работоспособностью в неблагоприятных условиях горной местности, что является целевой установкой для наших дальнейших работ.
Список литературы
1. Образцов Л. Н. Курс избранных лекций по военно-медицинской географии : учеб. пособие / под общей ред. А. М. Шелепова. СПб. : ВМедА им. С. М. Кирова, 2003. 112 с.
2. Левченкова О. С., Новиков В. Е. Индукторы регуляторного фактора адаптации к гипоксии // Российский медико-биологический вестник имени академика И. П. Павлова. 2014. № 2. С. 134-144.
3. Образцов Л. Н. Особенности медицинского обеспечения подразделений Сухопутных войск в горных ландшафтах : учеб. пособие / под ред. проф. А. М. Шелепова. СПб. : ВМедА, 2005. 88 с.
4. Davis C., Hackett P. Advances in the prevention and treatment of high altitude illness // Emergency Medicine Clinics of North America. 2017. Vol. 35. Р. 241-260. doi:10.1016/j.emc.2017.01.002
5. Faulhaber M., Wille M., Gatterer H. [et al.]. Resting arterial oxygen saturation and breathing frequency as predictors for acute mountain sickness development: a prospective cohort study // Sleep Breath. 2014. Vol. 18, № 3 Р. 669-674. doi:10.1007/s11325- 013-0932-2
6. Bjertness E., Gonggalahzi, Labasangzhu [et al.]. Acute mountain sickness, arterial oxygen saturation and heart rate among Tibetan students who reascend to Lhasa after 7 years at low altitude: a prospective cohort study // BMJ open. 2017. Vol. 7 (7). Р. e016460. doi:1136/bmjopen-2017-016460
7. Imray C., Wright A., Subudhi A., Roach R. Acute mountain sickness: pathophysiology, prevention, and treatment // Progress in cardiovascular diseases. 2010. Vol. 52, № 6. Р. 467-484. doi:10.1016/j.pcad.2010.02.003
8. Васин М. В., Ушаков И. Б. Активация комплекса II дыхательной цепи во время острой гипоксии как индикатор ее переносимости // Биофизика. 2018. Т. 63, № 2. С. 329-333.
9. Айзятулова Е. Д., Жарков А. В., Балыкин М. В. Физическая работоспособность спортсменов с полиморфизмом в гене HIF1 а // Механизмы функционирования нервной, эндокринной и висцеральных систем в процессе онтогенеза : материалы Междунар. науч. конф., посвящ. 75-летию Адыгейского гос. ун-та (г. Майкоп, 08-09 октября 2015 г.). Майкоп : Изд-во Адыгейского гос. ун-та, 2015. С. 20-23.
10. Пятибрат А. О. Молекулярные механизмы и фармакологическая поддержка адаптации к профессиональной деятельности в экстремальных условиях : дис. ... д-pa мед. наук. Минск, 2016. 295 с.
11. Моссэ И. Б., Гончар А. Л., Жур К. В. [и др.]. Генетические маркеры устойчивости организма к гипоксии // Молекулярная и прикладная генетика. 2010. Т. 11. С. 74-82.
12. Dias R. G., Peretra A., Negrao C. [et al.]. Genetic polymorphisms determining of the physical performance in elite athletes // Revista Brasileira de Medicina Esporte. 2007. Vol. 13, № 3 Р. 186-192. doi: 10.1590/S1517-86922007000300016
13. Wu J., Hu Y., Liu G. SNP A79G in the second exon of the myoglobin gene in elite long distance runners // British Journal of Sports Medicine. 2005. Vol. 39. P. 781-782. doi:10.1136/bjsm.2004.017145
14. Ahmetov I. I., Popov D., Missina S. [et al.]. Polymorphism of the Vascular Endothelial Growth Factor Gene (VEGF) and Aerobic Performance in Athletes // Human Physiology. 2008. Vol. 34, № 4. Р. 477-481. doi:10.1134/S0362119708040129
15. Патент 2538381 С2 Российская Федерация, МПК А61В 5/00, А61В 5/107. Способ оценки устойчивости функциональных систем организма к высокогорной гипоксии / Дергунов А. В., Пятибрат Е. Д., Ивченко Е. В. [и др.] ; патентообладатель Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова (ВМедА). № 2012138003/14 ; заявл. 05.09.2012 ; опубл. 10.01.2015.
16. Патент 2140764 C1 Российская Федерация, МПК А61В 5/04, А61В 5/02. Способ определения у горных туристов устойчивости к гипоксии / Пастухов О. Г., Варда- ньянц А. Э., Кузнецов А. И. № 97111601/14 ; заявл. 08.07.1997 ; опубл. 10.11.1999.
17. Bartsch P., Swenson E. R., Paul A. [et al.]. Hypoxic ventilatory response, ventilation, gas exchange, and fluid balance in acute mountain sickness // High Altitude Medicine & Biology. 2002. Vol. 3, № 4. P. 361-376. doi:10.1089/15270290260512846
18. Song H., Ke T., Luo W.-J., Chen J.-Y. Non-high altitude methods for rapid screening of susceptibility to acute mountain sickness // BMC Public Health. 2013. Vol. 13, № 1. P. 1-7. doi:10.1186/1471-2458-13-902
19. Акунов А. Ч. Применение симулированного высокогорья для выявления субъектов, склонных к развитию острой горной болезни // Известия ВУЗОВ (Кыргызстан). 2010. № 2. С. 8-10.
20. Burtscher M., Flatz M., Faulhaber M. Prediction of susceptibility to acute mountain sickness by SaO2 values during short-term exposure to hypoxia // High Altitude Medicine & Biology. 2004. Vol. 5, № 3. P. 335-340. doi:10.1089/ham.2004.5.335
21. Paul S., Gangwar A., Bhargava K. [et al.]. Diagnosis and prophylaxis for high-altitude acclimatization: Adherence to molecular rationale to evade high-altitude illnesses // Life sciences. 2018. Vol. 203. P. 171-176. doi.org/10.1016/j.lfs.2018.04.040
22. Об утверждении Федеральных авиационных правил медицинского обеспечения полетов государственной авиации : приказ Минобороны РФ № 265 от 27 апреля 2009 г. // КонсультантПлюс.
23. Правила водолазной службы ВМФ. М. : Военное издательство, 2003. C. 286.
24. Глазачев О. С., Геппе Н. А., Тимофеев Ю. С. [и др.]. Индикаторы индивидуальной устойчивости к гипоксии - путь оптимизации применения гипоксических тренировок у детей // Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2020. Т. 65, № 4. doi:10.21508/1027-4065-2020-65-4-78-84.
25. Зеленкова И. Е. Физиологические процессы гипоксической устойчивости спортсменов различной квалификации при дозированных физических нагрузках : авто- реф. дис. ... канд. мед. наук. М., 2014. 163 с.
26. Методические рекомендации ОКР. Применение дополнительного искусственного гипоксического воздействия в спорте высших достижений. М., 2013. С. 11.
27. Дергунов А. В. Патофизиологическая оценка и фармакокоррекция процессов высокогорной адаптации у лиц со скрытыми формами недостаточности кровообращения, дыхания и при их сочетании : автореф. дис. ... д-ра мед. наук : 14.00.16 / Рос. ун-т дружбы народов. М., 1995. 268 с.
28. Газенко О. Г., Гиппенрейтер Е. Б., Малкин В. Б. Экспертная оценка высотной устойчивости кандидатов в состав советской экспедиции "Эверест-82" // Адаптация и резистентность организма в условиях гор. Киев, 1986. С. 124-137.
29. Патент 2020868 Российская Федерация, МПК А61В 5/08. Способ определения адаптационной устойчивости человека к гипоксии / Галанцев В. П., Январева И. Н., Савченко Б. Н. ; патентообладатель Санкт-Петербургский государственный университет. № 5017555/14 ; заявл. 18.12.1991 ; опубл. 15.10.1994.