Острая гипоксия как средство тренировки

Повышение гипоксической устойчивости организма позволяет в значительной мере расширить его функциональные возможности. Создание гипоксических условий в процессе тренировки - исключительно сильный биологический раздражитель, вызывающий ряд очень важных для работоспособности организма адаптационных изменений.

Для создания постепенно нарастающей гипоксии можно пользоваться дыханием в замкнутом пространстве. С помощью специального устройства, позволяющего несколько раз поочередно использовать выдыхаемый воздух, также можно создать нарастание гипоксии ступенчатого характера. В том и другом случае при необходимости для предотвращения гиперкапнии (избытка CO₂) применяют поглотители углекислого газа. Серьезный недостаток этих способов - большая трудность создания высоких степеней гипоксии.

Удобнее пользоваться заранее изготовленными в баллонах гипоксическими смесями. Можно также их создавать из различных газов с помощью смесителя непосредственно во время подачи животным. Для подачи смеси необходимо устройство, которое состоит из баллонов, редукторов, снижающих давление до 1-3 атмосфер и маски. К системе может быть присоединен мешок Дугласа как дополнительная резервная емкость.

Схема установки для исследований воздействия острой гипоксии: 1 - баллоны со смесями; 2 - редукторы; 3 - распределительная камера; 4 - переходная камера; 5 - дополнительная емкость; 6,9 - газовые часы; 7 - приемная камера; 8 - маска

Несмотря на некоторые трудности в приготовлении смесей, данный способ создания острой гипоксии имеет важное преимущество - возможность моментального переключения дыхания смесью на вдыхание атмосферного воздуха, что обеспечивает безопасность и создает переменный режим дефицита кислорода, являющегося основным условием тренировки. Последнее имеет немаловажное значение, так как многократное воздействие острой гипоксии оказывает более выраженное тренирующее влияние, определяя характер адаптивных реакций, повышающих устойчивость организма к кислородной недостаточности.

При использовании газовых смесей, обедненных кислородом, для выражения степени гипоксии пользуются процентом его содержания в смеси. При этом можно сделать пересчет процентного содержания кислорода в газовых смесях при нормальном барометрическом давлении эквивалентно различным высотам (табл. 5).

Таблица 5. Эквиваленты высоты, барометрического давления и % содержания кислорода в газовой смеси

В работе со скаковыми лошадьми авторы использовали переменный режим вдыхания гипоксических, гипоксически-гиперкапнических смесей и атмосферного воздуха. В основу режима воздействия острой гипоксии положили общие принципы тренировки: постепенность нарастания действия раздражителя, повторность и прерывистость, а также смена величины воздействия. С целью более активной стимуляции деятельности систем кровообращения и дыхания наряду с нарастающей гипоксией в одну из смесей добавляли углекислый газ.

Для гипоксической тренировки применяли газовые смеси, состоящие из азота, кислорода, а также углекислого газа в различных соотношениях. Газовые смеси изготавливали в специальных баллонах емкостью 6 м³ каждый с давлением до 150 атм. Для подачи смесей и воздуха, а также для регистрации их количества была разработана специальная установка.

Воздействие острой гипоксии на скаковых лошадей проводили по следующей схеме:

1-й день - 10 мин - смесь (15% кислорода и 85% азота); 2 мин - воздух; 10 мин - смесь (10% кислорода и 90% азота); 5 мин - воздух; 10 мин - смесь (10% кислорода, 5% углекислоты и 85% а юта).

2-й день - 10 мин - смесь (10% кислорода и 90% азота); 2 мин - воздух; 10 мин - смесь (10% кислорода, 5% углекислоты и 85% азота); 3 мин - воздух; 3-5 мин - смесь (5% кислорода и 95% азота).

3-й день - 10 мин - смесь (15% кислорода и 85% азота); 2 мин - воздух; 10 мин - смесь (10% кислорода и 90% азота); 5 мин - воздух; 10 мин - смесь; (10% кислорода и 5% углекислоты и 85% азота); 5 мин - воздух; 5 мин - смесь (5% кислорода и 95% азота); 5 мин - воздух; 10-12 мин - смесь (5% кислорода и 95% азота).

Для оценки состояния организма лошадей проводили физиологические и биохимические исследования. Адаптационные изменения в организме происходят как при хроническом недостатке кислорода в условиях гор, так и при создаваемой искусственно острой гипоксии. Если при хронической гипоксии адаптационные изменения, как правило, развиваются постепенно, с последовательным вовлечением различных систем, то при острой кислородной недостаточности происходит экстренное включение ответственных механизмов адаптации. При многократном воздействии острой гипоксии обнаруживаются изменения в системах адаптации, обеспечивающие высокую устойчивость организма и к длительной хронической кислородной недостаточности. Это явление лежало в основе специальной подготовки троеборных лошадей сборной команды СССР к XIX Олимпийским играм в Мехико, проводившимся на высоте 2400 м над уровнем моря.

На дистанции скачки

При воздействии гипоксической смеси, содержащей 15% кислорода, несмотря на некоторую активизацию функций внешнего дыхания и кровообращения, наблюдается снижение поглощения кислорода и образование его дефицита, который погашается при дыхании атмосферным воздухом после экспозиции данной смеси.

Смесь, содержащая 10% кислорода, вызывает большие сдвиги в системах внешнего дыхания и кровообращения. Несмотря на это" на первой-пятой минутах дыхания этой смесью кислород не поступает в организм. При дальнейшем вдыхании этой смеси потребление кислорода составляет примерно одну третью часть исходной величины. Вместе с тем повышается скорость деоксигенации эритроцитов и падает насыщение кислорода в венозной крови. По всей вероятности, более эффективно используется кислород, так как не наблюдается выраженной активизации анаэробных процессов, о чем свидетельствуют небольшие изменения в содержании истинной глюкозы, молочной кислоты и активности гликолитических ферментов.

Кроме того, быстроаллюрные лошади, по-видимому, обладают значительными резервами кислорода в легких, крови и мышцах, чем можно объяснить способность сохранять жизненные функции в течение нескольких минут при резком снижении легочного газообмена и поступления кислорода в организм.

Смесь, содержащая 5% кислорода, вызывает наибольшие изменения физиологических показателей. Кислород в организм при дыхании этой смесью практически не поступает, а в большинстве случаев даже выделяется (отрицательный баланс) из-за резкого снижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. Это явление объясняется также относительно высоким у быстроаллюрных лошадей насыщением кислородом венозной крови. Даже на восьмой-девятой минутах дыхания смесью с 5% кислорода оксигенация венозной крови снижается в среднем лишь до 65,2%.

Высокая степень острой гипоксии сопровождается снижением активности окислительных процессов в тканях, выраженным падением содержания сахара в крови, повышением уровня молочной кислоты, увеличением активности гликолитических ферментов (альдолаза и лактатдегидрогеназа). Эти изменения свидетельствуют об активизации бескислородных систем энергопроизводства, в конечном счете обеспечивающих жизнеспособность лошадей в данных условиях.

Исследованиями установлено тренирующее влияние много раз повторяющихся, относительно кратковременных воздействий гипоксическими смесями, чередующихся с дыханием атмосферным воздухом. Повышается устойчивость к острой кислородной недостаточности (увеличивается резервное время жизни при высоких степенях гипоксии) и снижается величина компенсаторных сдвигов функциональных систем. Адаптация лошадей к острой гипоксии сопровождается повышением их работоспособности. При этом увеличивалось не только число побед и призовых мест, но и значительно повышалась резвость лошадей. При оценке выступлений применяли следующие баллы: I место - 5 баллов, II - 3 балла, III - 2 балла, IV и далее - 1 балл.

Таблица 6. Результаты выступлений и средняя резвость на 100 м у подопытных лошадей в скачках

Повышенная работоспособность у скаковых лошадей после "гипоксической" тренировки сохранялась не менее 1-1¹/₂ месяца.

Между повышением резистентности организма к острой кислородной недостаточности и работоспособностью существует тесная связь. Это обусловлено тем, что важным компонентом энергообеспечения жизненных процессов и работоспособности является адекватность кислородного снабжения организма. Кроме того, адаптация к высоким степеням острой гипоксии характеризуется перестройкой тканевых механизмов в направлении экономного расходования кислорода и активации анаэробных форм энергообразования.

На практике можно пользоваться для гипоксической тренировки простой аппаратурой, состоящей из маски, двух мешков Дугласа емкостью до 2000 л каждый, системы гофрированных трубок диаметром 45-65 мм и двух зажимов.

Для проведения гипоксической тренировки на лошадь надевают маску и к системе гофтрубок, связанных с выдыхательными клапанами, присоединяют мешок. Через 25-30 мин мешок наполняется выдыхаемым воздухом. Затем наполненный мешок через систему гофтрубок присоединяют к вдыхательным клапанам маски, а второй (пустой) - к выдыхательным клапанам. Попеременная смена мешков с многократным использованием изменяющегося в них состава воздуха вызывает нарастающую гипоксию в организме. В составе воздуха снижается содержание кислорода, но и увеличивается содержание углекислого газа (гиперкапния).

Известно, что при гипоксическо-гиперкапническом воздействии в большей мере повышается устойчивость организма к кислородной недостаточности, чем при одной гипоксии, и в практических условиях лучше использовать сочетание воздействия обоих факторов. Гипоксическую тренировку данным методом можно проводить в деннике или в проходе конюшни.

Исследования, проведенные в процессе эксперимента, выявили следующие изменения состава выдыхаемого воздуха (табл. 7).

Таблица 7. Изменение состава воздуха пр возвратном дыхании

Из таблицы видно, что с увеличением кратности повторений ис-пользования выдыхаемого воздуха степень снижения в смесях кислорода и нарастания углекислого газа уменьшается. Это происходит в силу того, что парциальное давление указанных газов по обе стороны легочной мембраны уравнивается и их диффузия уменьшается. При этом организм лошади испытывает выраженное гипоксическо-гиперкапническое воздействие.

При возвратном дыхании наблюдали определенные сдвиги физиологических показателей, отражающие не только степень гипоксическо-гиперкапнического воздействия, но и развитие адаптивных реакций. Сопоставление реакции организма лошади при вдыхании гипоксических смесей с содержанием 15% кислорода и 10% кислорода +5% углекислого газа и возвратном дыхании (до 5-6 серий) выявило идентичность их воздействия. Работоспособность лошадей как в том, так и в другом случае значительно повышалась.

Таким образом, разработанный метод гипоксической тренировки, основанный на возвратном дыхании, может быть с успехом применен на практике.

Характерны в этом отношении индивидуальные примеры. Так, жеребец Лаг (Днепропетровский конезавод) в сезонах 1969/70 гг. на ипподромах страны выступал 16 раз и лишь один раз был победителем в скачке. После специальной гипоксической тренировки в октябре 1970 г. он на международных соревнованиях в ЧССР и ФРГ вышел победителем в двух скачках из трех, а кобыла Пандора (Опытный конезавод), также прошедшая тренировку воздействием острой гипоксии, приняла участие в трех международных призах в этих же странах и одержала три победы.

Следовательно, повышение гипоксической устойчивости организма в значительной мере расширяет его функциональные возможности, а использование воздействия острой кислородной недостаточности в качестве дополнительного тренирующего фактора повышает работоспособность лошадей при испытаниях в скачках на ипподромах или в других конноспортивных соревнованиях.