Здоровье человека с точки зрения хронобиологии представляет собой оптимальное соотношение взаимосвязанных между собой биологических ритмов физиологических функций организма и их соответствие ритмическим изменениям окружающей среды [1]. Состояние организма человека, которое возникает при рассогласовании фазовых соотношений циркадианных ритмов, проявляющееся нарушением их взаимной синхронизации и изменением временного взаимодействия отдельных ритмов функций организма между собой, называют десинхронозом. Обычно состояние десинхроноза сопровождается снижением функциональных возможностей организма, степень которого зависит от характера деятельности, периода бодрствования и мотивации человека. Даже однократная смена периодичности или соотношения длительности цикла «сон – бодрствование» отражается на снижении умственной и физической работоспособности, и что отчетливо выражено у спортсменов. В связи с чем несомненный интерес ученых представляет поиск маркеров и факторов десинхронизации и ресинхронизации биологических ритмов спортсменов.
Целью данной работы явился теоретический анализ исследований, в области спортивной хронобиологии, касающихся десинхронизации и ресинхронизации циркадианных биологических ритмов спортсменов, а также влияния десинхроноза на здоровье и физическую работоспособность.
Материалы и методы исследования
Для реализации цели работы нами производился поиск и анализ российских и зарубежных источников научной информации по хронобиологическим аспектам здоровья и работоспособности спортсменов (статьи, материалы конференций, тезисы докладов, журналы). Все материалы подвергались научному анализу и обобщению.
Результаты исследования и их обсуждение
Анализ литературных данных показывает, что фактор «времени» оказывает значительное влияние на тренировочную и соревновательную деятельность, в частности на интенсивность и объем выполняемых нагрузок, проявления физических качеств, биологическое и психологическое состояние. Температура тела является наиболее «фундаментальной переменной», чаще всего используемой в качестве маркера суточного ритма. В большей степени температура изменяется под влиянием сна и физических упражнений. Другие значимые ритмы организма человека – ритмы сердечно-сосудистой и дыхательной систем – также подвержены изменению под влиянием таких факторов, как сон, положение тела, прием пищи и двигательная активность [2]. Выявлены циркадианные колебания психической работоспособности в показателях настроения [2], скорости и точности в задачах серийного поиска и ловкости рук, реализации вербальных функций [3].
В то же время и физические нагрузки оказывают существенное влияние на биохимические и физиологические процессы организма человека. Наиболее частая причина рассогласования биологических циркадианных (суточных) ритмов у спортсменов связана с трансмеридианными перемещениями, как правило, перелетами в другую временную зону. Согласно современным данным, при перелете человека через несколько часовых поясов имеющиеся ритмы не согласуются со сменой дня и ночи в новом часовом поясе, что свидетельствует о наличии внешнего десинхроноза [4]. Далее из-за разного времени, временной перестройки функций организма происходит их рассогласование, обозначаемое как внутренний десинхроноз, что проявляется нарушением последовательности физиологических процессов [1, 5]. Возникающий в результате этого синдром характеризуется общим дискомфортом, нарушением сна, работоспособности, ухудшением настроения и у спортсменов снижением спортивных результатов. Десинхронизация функций приводит к снижению работоспособности спортсменов обычно на 3–7 день после перелета, и адаптация может продолжаться до 14–15 дней после перемещения в новый временной пояс. Нарушение биологических ритмов после перелетов через 6–7 часовых поясов приводит к выраженному нарушению ритмичности в проявлении двигательных способностей, в физиологических и психологических процессах. Снижается эффективность динамической работы [6].
Адаптация индивида к новым временным условиям требует длительного времени. Скорость развития приспособительных реакций при этом отличается в отношении разных физиологических показателей, определяется индивидуальными особенностями индивида и обычно колеблется от 2 до 18 дней. Для нормализации засыпания и пробуждения, психофизиологической активности требуется 2–7 дней, температуры тела – 4–6 дней, частоты сердечных сокращений – 6–8 дней, общей работоспособности 3–5 дней. Другие показатели приходят в норму несколько позднее – через 7–10 дней и более [7].
Длительные трансмеридианные перелеты также приводят к существенному снижению работоспособности при выполнении анаэробной работы, что продолжается в течение одного или двух дней после перелета. Работоспособность восстанавливается через 3–4 дня. Снижение силы, общей работоспособности и качества сна может сопровождаться ухудшением настроения, повышенной утомляемостью, депрессией и особенно выражено при перелетах в восточном направлении. Скорость ресинхронизации суточных ритмов после резкого рассогласования фазы времени зависит от многих экзогенных и эндогенных факторов. При перелетах в западном направлении синхронизация биоритмов происходит на 40–60 % быстрее, чем при перелетах в восточном направлении [5]. Удлинить процесс временной адаптации могут изменения климатических условий, предстартовые состояния, непривычные условия в местах проживания, проведения тренировочных занятий и соревнований. Учет этих факторов и соответствующая мотивация значительно сокращает величину имеющихся сдвигов и ускоряет процесс адаптации к условиям новой временной зоны. Для облегчения адаптации при пересечении временных поясов рекомендуют применять специальные диеты, режим дня, снотворные препараты, мелатонин, яркий свет [6, 7].
В настоящее время как российскими, так и зарубежными учеными продолжается работа по анализу и систематизации данных о выявлении хронобиологических аспектов в различных областях биологии и медицины в целом и, в частности, в спортивной медицине.
Выявление ритмов физиологических систем и процессов организма человека при мышечной деятельности расширяет представления об уже известных особенностях долговременной адаптации к физическим и спортивным нагрузкам [8]. Хронобиологические данные открывают новые способы повышения функциональных резервов организма человека с целью улучшения функционального и психологического состояния, общей и спортивной работоспособности. В научно-исследовательском институте спорта Ливерпульского университета проведен целый ряд хронобиологических экспериментов по изучению циркадианной суточной ритмичности спортивной работоспособности. Одно из исследований посвящено сравнению физиологических реакций организма спортсменов при длительных и интенсивных непрерывных тренировках в жаркой среде, проводившихся утром и вечером (35 °C). Показатели работоспособности в ступенчатом тесте на велоэргометре, проводимом в 08:00 и 17:00 ч статистически достоверно отличались в вечернее время по сравнению с утренним. Средняя выходная мощность была больше на 9 Вт и общее время работы в тесте увеличилось на 2,8 % [9]. Исследование по определению циркадианного ритма скоростей движения, выполняемых всеми мышечными группами в условиях стандартизированных тестовых протоколов выявило выраженный 24 ч ритм в медленных и быстрых движениях разгибателей и сгибателей колена [10].
В настоящее время практически отсутствуют работы, касающиеся исследований суточных биологических ритмов спортсменов в разные тренировочные периоды, хотя и имеются данные свидетельствующие, что суточная динамика работоспособности и психических функций спортсменов обусловлена режимом тренировок [11].
Имеющиеся единичные исследования касаются изучения биоритмов спортсменов только лишь в предсоревновательном периоде и предстартовом состоянии. Было выявлено, что у гимнасток высокой квалификации, при напряженных тренировках и соревнованиях происходит сглаживание суточного ритма кортизола слюны. У девушек, занимающихся художественной гимнастикой, отмечены более высокие уровни психологических проявлений стресса и содержания кортизола в слюне утром по сравнению с этими же показателями у мужчин и женщин, не занимающихся спортом [12]. Учеными из Владикавказского научного центра РАН установлено нарушение ритмичности суточных ритмов спортсменов в предсоревновательном периоде, что проявлялось уменьшением числа достоверных ритмов за счет циркадианных и повышением доли ультрадианных ритмов. Снижением количества лиц с успешной адаптацией и увеличением – с патологической [13]. В работе Е.Л. Склярчик [14] показано, что предстартовое состояние может в значительной мере устранить или сгладить суточный ритм большинства функций.
Не во всех проводимых исследованиях подтверждается гипотеза о наличии наиболее благоприятного временного диапазона для проявления физических качеств. Не выявлено различий в уровне мощности аэробной и анаэробной работы у юношей в утреннее и вечернее время суток [15]. Не установлено существенных различий в реакции показателей состава крови при выполнении физической нагрузки, выполняемой спортсменами утром и днем: между величинами гемоглобина, тромбоцитов, эритроцитов, лейкоцитов [16].
Анализ научных работ также показывает, что в настоящее время происходит смещение фокуса внимания специалистов с изучения особенностей функционирования организма и работоспособности спортсменов в разное время суток на исследования, связанные с поиском циркадианных ритмов систем организма, как маркеров функционального состояния и характера протекания адаптационных процессов [8]. Продолжает изучаться роль мышечной деятельности, как пейсмекера (водителя ритма) синхронизирующего и десинхронизирующего циркадианные ритмы человека. Физическая нагрузка способствует большей выраженности ритмической организации у человека. Этому свидетельствуют факты наличия большего количества достоверных ритмов физиологических показателей у спортсменов, по сравнению с лицами не занимающимися в спортом [17]. У школьников с нарушением интеллекта занятия спортом способствуют проявлению более выраженной ритмичности физиологических и психологических показателей [8].
Таким образом, по мнению ученых мышечная работа может являться таким же пейсмекером для биологических часов животных и человека, как яркий свет. Выполнение физической нагрузки у грызунов, такой как колесо и вынужденный бег, вызывает сдвиг фаз циркадианных ритмов. У людей также выявлены фазосдвигающие эффекты физической нагрузки. В период бодрствования физические нагрузки способствуют увеличению мелатонина в плазме, являющегося регулятором биологических ритмов. Регулярные физические упражнения способствуют большей выраженности циркадианных ритмов, что связано с острой фазой задержки сдвига цикла «сна – бодрствования» и «свето-темнового» цикла. Эти данные показывают положительный эффект физических упражнений, как внешнего пейсмекера ритма, такого же, как режим освещения [18].
Физические упражнения в зависимости от продолжительности, интенсивности и частоты могут вызвать сдвиги фаз циркадианных ритмов. Это имеет особое значение у спортсменов в период тренировок и соревнований. В исследованиях подтверждается положительный эффект применения мелатонина для изменения циркадианных компонентов цикла «сон – бодрствование» и улучшения эффективности сна. Также установлены специфические особенности циркадианных ритмов спортсменов. Выявлено, что суточная динамика психофизиологических процессов спортсменов имеет ритмическую структуру, причем суточная 24 ч ритмичность имеется у всех спортсменов, вне зависимости от спортивной специализации. Помимо суточных ритмов, выявлены ультрадианные 14 ч и инфрадианные 30 ч ритмы, что связано с направленностью спортивной деятельности. В циклических динамических видах спорта установлены ультрадианные 14 ч ритмы, в ситуационных видах – инфрадианные 30 ч, в силовых видах спорта – у спортсменов встречаются как ультрадианные 14 ч, так и инфрадианные 30 ч составляющие ритмики [19].
Учеными успешно предлагаются и внедряются новые методы хронокоррекции состояния спортсменов. Установлено, что магнитолазерное воздействие с биологической обратной связью и одновременным приемом адаптогенов способствует устранению десинхроноза и повышает уровень здоровья, общей физической работоспособности и переносимости физических нагрузок у спортсменов и лиц, занимающихся физической культурой [20].
Таким образом, наиболее частая причина десинхронозов спортсменов связана с трансмеридианными перелетами. Синхронизации биологических ритмов спортсменов способствуют специально организованная физическая деятельность, соблюдение диеты, коррекция режима дня, работы и отдыха, изменение характера активности, воздействие ярким светом и другие средства. Большое влияние на хронобиологический статус спортсмена оказывает непосредственно сама физическая тренировочная нагрузка. Однако в настоящее время остаются до конца не раскрыты особенности взаимосвязи адаптации организма человека к физическим нагрузкам и параметрами его биологических ритмов. В частности, в аспектах поиска маркеров синхронизирующих и десинхронизирующих биологических ритмов спортсменов, а также в поиске оптимальных вариантов хронокоррекции. Для реализации данного направления на базе ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России планируется проведение хронобиологического исследования спортсменов под влиянием особых условий внешней среды (в среднегорье) и интенсивных физических нагрузок, исследование наиболее значимых гомеостатических показателей: ритмов показателей сердечной деятельности, температуры тела, центральной гемодинамики.
Представленная работа выполнена в соответствии с государственным заданием ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России на выполнение прикладной научно-исследовательской работы по теме: «Обоснование хронобиологического подхода в практике восстановительных мероприятий у спортсменов: поиск маркеров внутренней десинхронизации и разработка способов хронооптимизации спортивной работоспособности с использованием БАВ растений Черноморского побережья».