ИЗМЕНЕНИЯ СИСТЕМНОЙ И РЕГИОНАРНОЙ ГЕМОДИНАМИКИ ПРИ ИНТЕНСИВНОЙ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)

  • М. В. Балыкин Ульяновский государственный университет, г. Ульяновск, Россия https://orcid.org/0000-0002-2086-4581 balmv@yandex.ru
  • Х. Д. Каркобатов Институт горной физиологии и медицины НАН Кыргызской Республики, г. Бишкек, Кыргызстан https://orcid.org/0000-0002-5969-5279 ifepv@mail.ru
  • Ю. Х. Шидаков Кыргызско-Российский Славянский университет, г. Бишкек, Кыргызстан https://orcid.org/0000-0001-5882-844X yshidakov@mail.ru
  • И. В. Антипов Ульяновский государственный университет, г. Ульяновск, Россия https://orcid.org/0000-0001-5145-5556 antipow@yandex.ru
Ключевые слова: предельная физическая нагрузка, сердечный выброс, регионарный кровоток, соматические и висцеральные органы, собаки

Аннотация

Цель: в эксперименте оценить изменения минутного объема кровообращения и особенности регионарного кровотока в соматических и висцеральных органах при предельной физической нагрузке. Материалы и методы. Исследования проведены на беспородных лабораторных собаках (n = 16). В покое и при предельной физической нагрузке (бег на третбане до отказа) определяли потребление кислорода (VO2), газовый состав крови, минутный объем дыхания (VE) и кровообращения (Q) (по Фику). Объемную скорость кровотока в скелетных мышцах и висцеральных органах (qt) определяли методом введения в полость сердца микросфер, меченных иодом-131. Результаты. При предельной физической нагрузке VO2 достоверно увеличивается в 11,7 раза, Q – в 5,3 раза. Объемная скорость кровотока достоверно (р ≤ 0,001) увеличивается в группе локомоторных (в 6,2–7,5 раза)
и респираторных (в 6,5–8,0 раз) мышц. В мышцах поддержания позы кровоток не изменяется. В миокарде кровоток увеличивается в 4,5 раза и соответствует изменениям производительности сердца. В надпочечнике кровоток увеличивается в 1,6 раза (р ≤ 0,001), в щитовидной железе остается без изменений. В почке кровоток снижается на 21,5 %, в печени – на 23,0 %, при увеличении артериальной фракции – на 56,3 % в органах. В органах спланхнической области (селезенка, органы желудочно-кишечного тракта) объемная скорость кровотока снижается на 44,9 % (р ≤ 0,001). Заключение. Во время предельной физической нагрузки большая часть сердечного выброса распределяется в локомоторные, респираторные мышцы и органы, участвующие в обеспечении мышечной деятельности, при снижении объемного кровотока в висцеральных органах. Постулируется, что на фоне высокого кислородного запроса и артериальной гипоксемии в соматических и висцеральных органах возникают конкурентные взаимоотношения за кровоток и предпосылки для развития тотальной тканевой гипоксии.

Информация об авторах

М. В. Балыкин , Ульяновский государственный университет, г. Ульяновск, Россия

Доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой адаптивной физической культуры, Ульяновский государственный университет, 432017, г. Ульяновск

Х. Д. Каркобатов , Институт горной физиологии и медицины НАН Кыргызской Республики, г. Бишкек, Кыргызстан

Доктор биологических наук, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией физиологии и психологии деятельности, Институт горной физиологии и медицины НАН Кыргызской Республики. 720048, г. Бишкек

Ю. Х. Шидаков , Кыргызско-Российский Славянский университет, г. Бишкек, Кыргызстан

Кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией экспериментального моделирования патологических процессов, Кыргызско-Российский Славянский университет. 720000, г. Бишкек

И. В. Антипов , Ульяновский государственный университет, г. Ульяновск, Россия

Кандидат биологических наук, доцент кафедры адаптивной физической культуры, Ульяновский государственный университет. 432017, г. Ульяновск

Литература

1. Балыкин, М.В. Изменения газового состава крови и процессы свободнорадикального окисления липидов в миокарде при адаптации к физическим нагрузкам / М.В. Балыкин, С.А. Сагидова, А.В. Жарков // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. – 2015. – № 9 (101). – С. 1007–1012.
2. Балыкин, М.В. Системные и органные механизмы кислородного обеспечения организма в условиях высокогорья / М.В. Балыкин, Х.Д. Каркобатов // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. – 2012. – № 1 (98). – С. 127–136.
3. Меркулов, Р.А. Кардиогемодинамика и физическая работоспособность у спортсменов: сб. / авт.-сост. Р.А. Меркулова. – М.: Со-ветский спорт, 2012. – 186 с. – http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785971805410.html (дата обращения: 22.08.2019).
4. Органное кровоснабжение и особенности транспорта кислорода в мышцах / К.А. Шошенко, В.И. Баранов, В.И. Брод с соавт. // Исследование энергетики движения рыб. – Новосибирск, 1984. – С. 78–116.
5. Пупырева, Е.Д. Механизмы кислородного обеспечения организма спортсменов в покое и при нагрузках максимальной мощности / Е.Д. Пупырева, М.В. Балыкин // Ульяновский мед.-биол. журнал. – 2013. – № 1. – С. 124–130.
6. Реактивность и экономичность кардиореспираторной системы на гипоксию и физическую нагрузку у пловцов и лыжников / С.Г. Кривощеков, С.Н. Водяницкий, В.Э. Диверт, Л.А. Гиренко // Ульяновский мед.-биол. журнал. – 2012. – № 4. – С. 102–113.
7. Тиреоидный статус при физических нагрузках / В.В. Корнякова, Я.А. Сауткин, М.В. Заболотных с соавт. // Междунар. журнал приклад. и фундамент. исследований. – 2018. – № 5 (1). – С. 175–179.
8. Филиппов, М.М. Условия массопереноса кислорода в организме при максимальной физической нагрузке / М.М. Филиппов // Ульяновский мед.-биол. журнал. – 2012. – № 4. – С. 120–124.
9. Castenfors, J. Renal function during prolonged exercise / J. Castenfors // Ann NY Acad Sci. 1977. – Vol. 301. – P. 151–159. DOI: 10.1111/j.1749-6632.1977.tb38194.x
10. Changes in Splenic Volume after the Treadmill Exercise at Specific Workloads in Elite Long-Distance Runners and Recreational Runners / J. Dzenan,, K. Eldan, R. Izet, Z. Enver // Med Arch. – 2019. – Vol. 73 (1). – P. 32–34. DOI: 10.5455/medarh.2019.73.32-34
11. Contribution of respiratory muscle bloodflow to exercise-induced diaphragmatic fatigue in trained cyclists / I. Vogiatzis, D. Athanasopoulos, R. Boushel et al. // J. Physiol. – 2008. – Vol. 586 (22). – P. 5575–5587. DOI: 10.1113/jphysiol.2008.162768
12. Dobson, J.L. Effect of rhythmic tetanic skeletal muscle contractions on peak muscle perfusion / J.L. Dobson, L.B. Gladden // J Appl Physiol. – 2003. – Vol. 94. – P. 11–19.
13. Duncker, D.J. Regulation of coronary blood flow during exercise / D.J. Duncker, R.J. Bache / Physiol Rev. – 2008. – Vol. 88. – P. 1009–1086.
14. Effect of increased inspiratory muscle work on blood flow to inactive and active limbs during submaximal dynamic exercise / K. Katayama, K. Goto, K. Shimizu et al. // Experimental Physiology. – 2018. – Vol. 104 (2). – P. 180–188. DOI: 10.1113/EP087483
15. Effects of acute physical exercise on hepatocyte volume and function in rat / M.G. Latour, A. Brault, P.M. Huet, J.M. Lavoie // Am J Physiol. – 1999. – Vol. 276 (5). – P. 1258–1264. DOI: 10.1152/ajpregu.1999.276.5.R1258
16. Effects of respiratory muscle work on respiratory and locomotor blood flow during exercise / P.B. Dominelli, B. Archiza, A.H. Ramsook et al. // Exp Physiol. – 2017. – Vol. 102 (11). –
P. 1535–1547. DOI: 10.1113/EP086566
17. Joyner, M.J. Regulation of Increased Blood Flow (Hyperemia) to Muscles During Exercise: A Hierarchy of Competing Physiological Needs / M.J. Joyner, D.P. Casey // Physiological Reviews. – 2015. – Vol. 95 (2). – P. 549–560. DOI: 10.1152/physrev.00035.2013
18. Kurt, J. Regulation of cerebral blood flow and metabolism during exercise / J. Kurt, Smith Philip, N. Ainslie // Experimental Physio¬logy. – 2017. – Vol. 102. – P. 1356–1371. DOI: 10.1113/EP086249
Mullur, R. Thyroid Hormone Regulation of Metabolism / R. Mullur, L. Yan-Yun, A. Gregory // Physiol Rev. – 2014. – Vol. 94 (2). – P. 355–382. DOI: 10.1152/physrev.00030.2013
20. Phillips, D.B. Respiratory limitations to exercise in health: a brief review / D.B. Phillips, M.K. Stickland // Current Opinion in Physiology. – 2019. – Vol. 10. – P. 173–179. DOI: 10.1016/j.cophys.2019.05.012
21. Regulation of kidney function and metabolism: a question of supply and demand / R.C. Blantz, A. Deng, C.M. Miracle, S.C. Thomson // Trans Am Clin Climatol Assoc. – 2007. – Vol. 118. – P. 23–43.
22. Shephard, R.J. Effects of physical activity upon the liver / R.J. Shephard, N. Johnson // Eur J Appl Physiol. – 2015. – Vol. 115 (1). – P. 1–46. DOI: 10.1007/s00421-014-3031-6
23. Systemic and regional blood flows during graded treadmill exercise in dogs / J.Y. Pagny, F. Peronnet, L. Beliveau et al. / J Physiol (Paris). – 1986. – Vol. 81 (5). – P. 368–373.
24. Thyroid, renal, and splanchnic circulation in horses at rest and during short-term exercise / M. Manohar, T.E. Goetz, B. Saupe et al. // Am J Vet Res. – 1995. – Vol. 56 (10). – P. 1356–1361.
25. Training effects on regional blood flow response to maximal exercise in foxhounds / T.I. Musch, G.C. Haidet, G.A. Ordway et al. // J. Appl Physiol. – 1985. – Vol. 62 (4). – P. 1724–1732.
26. Welch, J.F. Respiratory muscles during exercise: mechanics, energetics, and fatigue / J.F. Welch, S. Kipp, A.W. Sheel // Current Opinion in Physiology. – 2019. – Vol. 10. – P. 102–109. DOI: 10.1016/j.cophys.2019.04.023

References

1. Balykin M.V., Sagidova S.A., Zharkov A.V. [Changes in the Gas Composition of the Blood and the Processes of Free Radical Oxidation of Lipids in the Myocardium During Adaptation to Physical Activity]. Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurnal imeni I.M. Sechenova [Russian Physiological Journal Named After I.M. Sechenov], 2015, no. 9 (101), pp. 1007–1012. (in Russ.)
2. Balykin M.V., Karkobatov Kh.D. [Systemic and Organ Mechanisms of Oxygen Supply of an Organism in High Mountains]. Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurnal imeni I.M. Sechenova [Russian Physiological Journal Named after I.M. Sechenov], 2012, no. 1 (98), pp. 127–136. (in Russ.)
3. Merkulov R.A. Kardiogemodinamika i fizicheskaya rabotosposobnost’ u sportsmenov: sbornik [Cardiohemodynamics and Physical Performance in Athletes]. Moscow, Soviet Sport Publ., 2012. 186 p. Available at: http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785971805410.html (accessed 22.08.2019).
4. Shoshenko K.A., Baranov V.I., Brod V.I. et al. [Organ Blood Supply and Features of Oxygen Transport in Muscles]. Issledovaniye energetiki dvizheniya ryb [Study of the Energy of Fish Movement], 1984, pp. 78–116. (in Russ.)
5. Pupyreva E.D., Balykin M.V. [The Mechanisms of Oxygen Supply to the Body of Athletes at Rest and Under Loads of Maximum Power]. Ul’yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal [Ulyanovsk Medical Biological Journal], 2013, no. 1, pp. 124–130. (in Russ.)
6. Krivoshchekov S.G., Vodyanitskiy S.N., Divert V.E., Girenko L.A. [Reactivity and Cost-Effectiveness of the Cardiorespiratory System for Hypoxia and Physical Activity in Swimmers and Skiers]. Ul’yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal [Ulyanovsk Medical Biological Journal], 2012, no. 4, pp. 102–113. (in Russ.)
7. Kornyakova V.V., Sautkin Ya.A., Zabolotnykh M.V. et al. [Thyroid Status During Physical Exertion]. Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovaniy [International Journal of Applied and Fundamental Research], 2018, no. 5 (1), pp. 175–179. (in Russ.)
8. Filippov M.M. [Mass Transfer Conditions of Oxygen in the Body at Maximum Physical Activity]. Ul’yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal [Ulyanovsk Medical Biological Journal], 2012, no. 4, pp. 120–124. (in Russ.)
9. Castenfors J. Renal Function During Prolonged Exercise. Ann NY Acad Sci., 1977, vol. 301, pp. 151–159. DOI: 10.1111/j.1749-6632.1977.tb38194.x
10. Dzenan J., Eldan K., Izet R., Enver Z. Changes in Splenic Volume After the Treadmill Exercise at Specific Workloads in Elite Long-Distance Runners and Recreational Runners. Med Arch, 2019, vol. 73 (1), pp. 32–34. DOI: 10.5455/medarh.2019.73.32-34
11. Vogiatzis I., Athanasopoulos D., Boushel R. et al. Contribution of Respiratory Muscle Bloodflow to Exercise-Induced Diaphragmatic Fatigue in Trained Cyclists. J. Physiol., 2008, vol. 586 (22), pp. 5575–5587. DOI: 10.1113/jphysiol.2008.162768
12. Dobson J.L., Gladden L.B. Effect of Rhythmic Tetanic Skeletal Muscle Contractions on Peak Muscle Perfusion. J Appl Physiol, 2003, vol. 94, pp. 11–19. DOI: 10.1152/japplphysiol.00339.2002.
13. Duncker D.J., Bache R.J. Regulation of Coronary Blood Flow During Exercise. Physiol Rev, 2008, vol. 88, pp. 1009–1086. DOI: 10.1152/physrev.00045.2006
14. Katayama K., Goto K., Shimizu K. et al. Effect of Increased Inspiratory Muscle Work on Blood Flow to Inactive and Active Limbs During Submaximal Dynamic Exercise. Experimental Physiology, 2018, vol. 104 (2), pp. 180–188. DOI: 10.1113/EP087483
15. Latour M.G., Brault A., Huet P.M., Lavoie J.M. Effects of Acute Physical Exercise on Hepatocyte Volume and Function in Rat. Am J Physiol, 1999, vol. 276 (5), pp. 1258–1264. DOI: 10.1152/ajpregu.1999.276.5.R1258
16. Dominelli P.B., Archiza B., Ramsook A.H. et al. Effects of Respiratory Muscle Work on Respiratory and Locomotor Blood Flow During Exercise. Exp Physiol, 2017, vol. 102 (11), pp. 1535–1547. DOI: 10.1113/EP086566
17. Joyner M.J., Casey D.P. Regulation of Increased Blood Flow (Hyperemia) to Muscles During Exercise: A Hierarchy of Competing Physiological Needs. Physiological Reviews, 2015, vol. 95 (2),
pp. 549–560. DOI: 10.1152/physrev.00035.2013
18. Kurt J., Smith Ph., Ainslie N. Regulation of Cerebral Blood Flow and Metabolism During Exercise. Experimental Physiology, 2017, vol. 102, pp. 1356–1371. DOI: 10.1113/EP086249
19. Mullur R., Yan-Yun L., Gregory A. Thyroid Hormone Regulation of Metabolism. Physiol Rev, 2014, vol. 94 (2), pp. 355–382. DOI: 10.1152/physrev.00030.2013
20. Phillips D.B., Stickland M.K. Respiratory Limitations to Exercise in Health: a Brief Review. Current Opinion in Physiology, 2019, vol. 10, pp. 173–179. DOI: 10.1016/j.cophys.2019.05.012
21. Blantz R.C., Deng A., Miracle C.M., Thomson S.C. Regulation of Kidney Function and Metabolism: a Question of Supply and Demand. Trans Am Clin Climatol Assoc, 2007, vol. 118, pp. 23–43.
22. Shephard R.J., Johnson N. Effects of Physical Activity Upon the Liver. Eur J Appl Physiol, 2015, vol. 115 (1), pp. 1–46. DOI: 10.1007/s00421-014-3031-6
23. Pagny J.Y., Peronnet F., Beliveau L. et al. Systemic and Regional Blood Flows During Graded Treadmill Exercise in Dogs. J Physiol (Paris), 1986, vol. 81 (5), pp. 368–373.
24. Manohar M., Goetz T.E., Saupe B. et al. Thyroid, Renal, and Splanchnic Circulation in Horses at Rest and During Short-Term Exercise. Am J Vet Res, 1995, vol. 56 (10), pp. 1356–1361.
25. Musch T.I., Haidet G.C., Ordway G.A. et al. Training Effects on Regional Blood Flow Response to Maximal Exercise in Foxhounds. J. Appl Physiol., 1985, vol. 62 (4), pp. 1724–1732. DOI: 10.1152/jappl.1987.62.4.1724
26. Welch J.F., Kipp S., Sheel A.W. Respiratory Muscles During Exercise: Mechanics, Energetics, and Fatigue. Current Opinion in Physiology, 2019, vol. 10, pp. 102–109. DOI: 10.1016/j.cophys.2019.04.023
Опубликован
2019-10-25
Как цитировать
Балыкин, М., Каркобатов, Х., Шидаков, Ю., & Антипов, И. (2019). ИЗМЕНЕНИЯ СИСТЕМНОЙ И РЕГИОНАРНОЙ ГЕМОДИНАМИКИ ПРИ ИНТЕНСИВНОЙ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ). Человек. Спорт. Медицина, 19(3), 46-56. https://doi.org/10.14529/hsm190306
Раздел
Физиология