Functional rearrangements of the cardiorespiratory system in swimmers as a marker of professional adaptation stages

I. R. Klenkov; D. F. Pokrovskaya; G. M. Tsybina; M. V. Salnikov; Zh. Zh. Shakaev; И. Р. Кленков; Д. Ф. Покровская; Г. М. Цыбина; М. В. Сальников; Ж. Ж. Шакаев

doi:10.47183/mes.2026-527

Функциональные перестройки кардиореспираторной системы у пловцов как маркер этапности профессиональной адаптации

И. Р. Кленков, Д. Ф. Покровская, Г. М. Цыбина, М. В. Сальников, Ж. Ж. Шакаев

https://doi.org/10.47183/mes.2026-527

Полный текст:

PDF (Rus) PDF (Eng) HTML (Eng) HTML XML (Eng) XML

сгенерировать QR код

Содержание

Перейти к:

Аннотация

Введение. В условиях постоянного усложнения современного спорта, с ростом интенсивности тренировок и повышением требований на соревнованиях особую актуальность приобретает изучение механизмов адаптации организма пловцов к экстремальным физическим нагрузкам. Полученные данные могут стать основой для разработки научно обоснованных подходов к оптимизации тренировочного процесса.

Цель. Выявить особенности адаптационных процессов организма пловцов разного профессионального уровня подготовки к нагрузкам максимальной интенсивности.

Материалы и методы. Изучены адаптационные изменения в вегетативной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной системах у пловцов при плавании с высокой интенсивностью на дистанции 500 м вольным стилем. В эксперименте участвовали 81 человек, разделенные на 3 группы по 27 человек: с низким, средним и высоким профессиональными уровнями. Для оценки состояния сердечно-сосудистой системы у испытуемых до и после выполнения норматива измеряли систолическое и диастолическое артериальное давление, частоту сердечных сокращений (ЧСС) транспортным кардиологическим монитором на левом плече и на указательном пальце правой руки. Для оценки состояния малого круга кровообращения измеряли показатель NO на выдохе с помощью анализатора оксида азота NOBreath V2. Рассчитывали пульсовое и среднее артериальное давление, ударный объем сердца, минутный объем кровообращения, общее периферическое сопротивление сосудов, индекс Квааса, индекс Кердо, индекс Робинсона и адаптационный потенциал.

Результаты. Результаты показали прямую зависимость времени выполнения норматива плавания на дистанции 500 м вольным стилем от профессионального уровня: группа 1 — 792,0 ± 25,2 с, группа 2 — 655,0 ± 30,2 с, группа 3 — 468,0 ± 24,6 с. У пловцов с высоким профессиональным уровнем выявлены следующие изменения после выполнения норматива: рост минутного объема кровообращения на 90,8% (p < 0,05) за счет увеличения ударного объема на 41,9% (p < 0,05) и умеренного повышения ЧСС на 33,5% (p < 0,05), снижение общего периферического сопротивления на 47,2% (p < 0,05) и рост уровня оксида азота (NO) в выдыхаемом воздухе на 11,2% (p < 0,05). Корреляционный анализ установил связь успешности выполнения норматива с показателями адаптационного потенциала, ЧСС и индексом Робинсона. У пловцов с низким и средним профессиональными уровнями изменения носили истощающий характер. Наблюдался выраженный рост ЧСС при относительно низком увеличении ударного объема, уровень NO в выдыхаемом воздухе снижался на 10,1% (p < 0,05) и 3,7% (p < 0,05) у пловцов с низким и средним профессиональными уровнями соответственно, а приросты минутного объема кровообращения оказались значительно меньше (49,1% (p < 0,05) и 75,4% (p < 0,05)), чем у пловцов с высоким профессиональным уровнем.

Выводы. C ростом профессионального уровня у спортсменов формируется комплекс адаптационных изменений, позволяющих эффективнее справляться с высокими нагрузками при интенсивном плавании. У пловцов с низким и средним профессиональными уровнями реакция на нагрузку носила истощающий характер: выраженный рост ЧСС при незначительном увеличении ударного объема и снижении уровня выдыхаемого оксида азота; тогда как у пловцов с высоким профессиональным уровнем отмечается экономичная адаптационная реакция: сбалансированный рост минутного объема кровообращения (МОК) за счет ударного объема и умеренного увеличения ЧСС, увеличение уровня выдыхаемого оксида азота и оптимизация вегетативной регуляции, что в совокупности обеспечивает более высокую эффективность преодоления интенсивных нагрузок при плавании на дистанцию 500 м.

Ключевые слова

плавание, адаптация, спорт высших достижений, предельные нагрузки, адаптационный потенциал, ударный объем, оксид азота, минутный объем кровообращения, вазодилатация

Для цитирования:

Кленков И.Р., Покровская Д.Ф., Цыбина Г.М., Сальников М.В., Шакаев Ж.Ж. Функциональные перестройки кардиореспираторной системы у пловцов как маркер этапности профессиональной адаптации. Экстремальная биомедицина. 2026;28(3):394-399. https://doi.org/10.47183/mes.2026-527

For citation:

Klenkov I.R., Pokrovskaya D.F., Tsybina G.M., Salnikov M.V., Shakaev Zh.Zh. Functional rearrangements of the cardiorespiratory system in swimmers as a marker of professional adaptation stages. Extreme Medicine. 2026;28(3):394-399. https://doi.org/10.47183/mes.2026-527

ВВЕДЕНИЕ

Плавание в тренировочном режиме вызывает стойкие изменения в организме пловцов. Горизонтальное положение тела в воде способствует облегчению венозного возврата крови к сердцу с увеличением преднагрузки, что приводит к повышению ударного объема сердца [1][2]. Со временем это позволяет дополнительно увеличивать ударный объем, улучшая спортивные результаты. Охлаждающий эффект воды вызывает периферическую вазоконстрикцию, главным образом с целью снижения теплоотдачи. Продолжительные тренировки приводят к развитию эндотелий-зависимой вазодилатации, что также способствует росту спортивных достижений.

В процессе плавания специфика дыхательного паттерна (выдох в воду и задержки дыхания при поворотах) создает гипоксический стимул, активирующий вегетативные механизмы регуляции сердечного ритма [1][3]. Это запускает каскад адаптационных реакций: повышается чувствительность хеморецепторов, усиливается активность симпатического отдела вегетативной нервной системы, что повышает выносливость при кардиореспираторных нагрузках и улучшает результаты в плавании [4][5].

Адаптационные возможности организма в значительной степени определяются состоянием вегетативной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем [6]. Тренировочный режим запускает комплекс адаптационных изменений: увеличение ударного объема сердца, развитие эндотелий-зависимой вазодилатации и активацию вегетативных механизмов регуляции сердечного ритма [7][8]. Анализ состояния этих систем позволяет разработать оптимальный тренировочный режим для профессиональных пловцов.

Цель работы — выявить механизмы адаптации сердечно-сосудистой, дыхательной и вегетативной нервной систем к нагрузкам максимальной интенсивности у пловцов разного уровня подготовки при преодолении дистанции 500 м вольным стилем.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В исследовании приняли участие 81 человек (мужчины, средний возраст 21,1 ± 0,6 года), которые были разделены на 3 равные группы по 27 человек в соответствии с профессиональным уровнем плавания:

группа 1 — низкий уровень (нет систематических тренировок);
группа 2 — средний уровень (систематические тренировки до 3-х лет);
группа 3 — высокий уровень (систематические тренировки более 3-х лет, в том числе 9 пловцов международного класса).

Все участники выполняли норматив по плаванию на дистанцию 500 м с максимальной интенсивностью вольным стилем. Регистрация показателей сердечно-сосудистой и дыхательной систем проводилась до и после выполнения норматива.

Для оценки состояния сердечно-сосудистой системы у испытуемых измеряли систолическое (САД) и диастолическое (ДАД) артериальное давление, а также частоту сердечных сокращений (ЧСС) с помощью транспортного монитора на левом плече (Mindray BeneView N1, Китай). Для оценки состояния малого круга кровообращения перед выполнением норматива и после него измеряли показатель NO на выдохе с помощью анализатора оксида азота (NOBreath V2, Bedfont Scientific Ltd, Великобритания). Рассчитывали пульсовое артериальное давление (ПАД) и среднее артериальное давление (АД_ср), ударный объем сердца (УОС) по формуле Старра, минутный объем кровообращения (МОК), общее периферическое сопротивление сосудов (ОПС), индекс Квааса, индекс Кердо, индекс Робинсона и адаптационный потенциал (АП)¹.

Полученные результаты подвергали статистической обработке с использованием программы IBM SPSS Statistics. Проверку нормальности распределения количественных показателей оценивали с помощью критерия Шапиро — Уилка. Для оценки статистически значимых изменений (p < 0,05) связанных выборок (в период «до» и «после») применялся Т-критерий Вилкоксона. Для оценки взаимосвязи между параметрами использовался корреляционный анализ с расчетом коэффициента ранговой корреляции Спирмена.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Изменения гемодинамических показателей пловцов при выполнении норматива (плавание вольным стилем на 500 м) в разных группах пловцов, отличающихся уровнем профессиональной подготовки, представлены в таблице. Средний показатель времени выполнения норматива у испытуемых группы 1 составил 792,0 ± 25,2 с, группы 2 — 655,0 ± 30,2 с и группы 3 — 468,0 ± 24,6 с. Результат у пловцов с высоким профессиональным уровнем был лучше, чем у групп 1 и 2, на 69,2 и 40,1% соответственно. Полученные данные наглядно демонстрируют прямую зависимость между профессиональным уровнем и временем выполнения норматива.

Таблица. Изменение гемодинамических показателей пловцов при выполнении норматива (плавание вольным стилем на 500 м)

Показатель	Группа 1 (n = 27)			Группа 2 (n = 27)			Группа 3 (n = 27)
Показатель	До плавания M ± SЕ	После плавания M ± SЕ	Δ, %	До плавания M ± SЕ	После плавания M ± SЕ	Δ, %	До плавания M ± SЕ	После плавания M ± SЕ	Δ, %
Систолическое артериальное давление, мм рт. ст.	134,0 ± 3,2	132,6 ± 2,6	0,2	133,5 ± 2,6	128,3 ± 2,2	-2,9	132,6 ± 1,8	136,4 ± 2,3	3,1
Диастолическое артериальное давление, мм рт. ст.	76,3 ± 1,3	73,6 ± 2,6	-2,9	77,6 ± 1,6	66,4 ± 1,5*	-13,6	79,1 ± 1,4	68 ± 1,4*	-13,5
Частота сердечных сокращений, уд/мин	85,3 ± 2,1	109 ± 2,4*	29,5	81,4 ± 2,3	103,8 ± 3,1*	29,7	81,3 ± 2	106,6 ± 2,3*	33,5
Пульсовое артериальное давление, мм рт. ст.	59,1 ± 2,9	57,7 ± 2,7	2,3	54,5 ± 2,7	61,1 ± 2,8*	16,6	53,3 ± 2,2	68,3 ± 1,6*	32,7
Ударный объем сердца, мл	70,8 ± 1,7	79,1 ± 3*	13,6	67,8 ± 1,9	89 ± 2,2*	34,5	66,3 ± 1,7	92,6 ± 1,9*	41,9
Минутный объем кровообращения, мл	6060 ± 232	8604 ± 354*	49,1	5553 ± 258	9243 ± 380*	75,4	5365 ± 158	9852 ± 291*	90,8
Показатель оксида азота на выдохе, ppb	23,8 ± 2,3	20,3 ± 2*	-10,1	29 ± 4,5	22,7 ± 2*	-3,7	29,7 ± 3,3	31,8 ± 3,9*	11,2
Адаптационный потенциал, усл. ед.	2,56 ± 0,06	2,78 ± 0,05	10,0	2,51 ± 0,06	2,66 ± 0,04*	7,2	2,51 ± 0,04	2,65 ± 0,06*	5,8
Среднее артериальное давление, мм рт. ст.	95,5 ± 1,6	96,3 ± 1,7	1,4	96,2 ± 1,5	89,4 ± 0,8	-6,6	97 ± 1,2	89,9 ± 1,4	-7,0
Общее периферическое сопротивление сосудов, мм рт. ст. × с/мл	1,3 ± 0,05	0,93 ± 0,07*	-25,1	1,46 ± 0,06	0,78 ± 0,03*	-43,2	1,49 ± 0,06	0,75 ± 0,02*	-47,2
Индекс Квааса, усл. ед.	15,8 ± 0,1	19,9 ± 1,3*	34,1	15,3 ± 0,1	17,6 ± 0,7*	21,8	15,9 ± 0,5	16 ± 0,6	6,7
Индекс Кердо, усл. ед.	9,3 ± 2,6	31,9 ± 2,6*	165,2	2,9 ± 3,2	34,3 ± 2,7*	56,4	1,2 ± 2,8	35,7 ± 1,4*	50,7
Индекс Робинсона, усл. ед.	114,9 ± 4,8	145,2 ± 3,8*	31,0	109,5 ± 4,6	140,8 ± 3,9*	33,3	107,7 ± 2,9	145,7 ± 4,6*	37,6

Таблица составлена авторами по собственным данным

Примечание. * — p < 0,05; M — средний арифметический показатель группы; SЕ — стандартная ошибка среднего арифметического показателя; Δ — изменение по отношению к исходному значению.

У испытуемых группы 1 выявлены следующие статистически значимые изменения показателей: рост ЧСС (29,5%, p < 0,05), УОС (13,6%, p < 0,05), МОК (49,1%, p < 0,05), индекса Квааса (34,1%, p < 0,05), индекса Кердо (165,2%, p < 0,05) и индекса Робинсона (31,0%, p < 0,05), также обнаружено снижение NO (10,1%, p < 0,05) и ОПС (25,1%, p < 0,05) после выполнения норматива. Обнаружены две статистически значимые корреляционные связи исследуемых показателей с результатом выполнения норматива: УОС (r = -0,381, p < 0,01) и АП (r = 0,287, p < 0,05) после выполнения норматива, что свидетельствует о зависимости успешности выполнения норматива от сократительной функции сердца. У спортсменов группы 1 средний показатель увеличения УОС относительно небольшой, однако обнаружено, что люди с увеличением УОС (положительным инотропным эффектом регуляции работы сердца) показывают лучший результат при выполнении норматива.

Показатель МОК повышался за счет роста ЧСС и УОС. Отмечено снижение показателя ОПС. Индексы Квааса, Кердо и Робинсона повышались у спортсменов группы 1. Эти изменения свидетельствуют о наличии адаптационной реакции сердечно-сосудистой системы во время выполнения норматива.

Снижение уровня NO в выдыхаемом воздухе связано с истощением резервов синтеза оксида азота из-за гипоксии при предельной нагрузке, вследствие чего возникает локальный спазм сосудов малого круга кровообращения.

У испытуемых группы 2 выявлены следующие статистически значимые изменения показателей: рост ЧСС (29,7%, p < 0,05), ПАД (16,6%, p < 0,05), УОС (34,5%, p < 0,05), МОК (75,4%, p < 0,05), АП (7,2%, p < 0,05), индекса Квааса (21,8%, p < 0,05), индекса Кердо (56,4%, p < 0,05) и индекса Робинсона (33,3%, p < 0,05); а также снижение ДАД (13,6%, p < 0,05), NO (3,7%, p < 0,05) и ОПС (43,2%, p < 0,05) после выполнения норматива. В результате корреляционного анализа обнаружена статистически значимая связь с результатом норматива и АП после его выполнения (r = 0,294, p < 0,05), что показывает значимость адаптации при выполнении норматива.

У спортсменов группы 2 средний показатель УОС повышался в несколько раз больше, чем в группе 1, что, возможно, отразилось на результатах выполнения норматива. Показатель МОК также повышался за счет роста ЧСС и УОС. Отмечено выражено снижение ОПС. Индекс Кердо увеличивался менее значимо, чем у спортсменов группы 1, что характеризует стабилизацию работы вегетативной нервной системы. Этот процесс напрямую влияет на адаптационные возможности организма, что подтверждает влияние АП на успешность выполнения норматива. Индексы Квааса и Робинсона повышались практически так же, как в группе 1. Некоторое снижение уровня NO в выдыхаемом воздухе может свидетельствовать о незначительном сосудистом спазме малого круга кровообращения и его приспособительной реакции к водной среде.

У испытуемых группы 3 выявлены следующие статистически значимые изменения показателей после выполнения норматива: рост ЧСС (33,5%, p < 0,05), ПАД (32,7%, p < 0,05), УОС (41,9%, p < 0,05), МОК (90,8%, p < 0,05), NO (11,2%, p < 0,05), АП (5,8%, p < 0,05), индекса Кердо (50,7%, p < 0,05) и индекса Робинсона (37,6%, p < 0,05), также обнаружено снижение ДАД (13,5%, p < 0,05), и ОПС (47,2%, p < 0,05). В результате корреляционного анализа обнаружено несколько статистически значимых связей показателей после выполнения норматива с результатом норматива: АП (r = 0,509, p < 0,01), ЧСС (r = 0,381, p < 0,05) и индекс Робинсона (r = 0,415, p < 0,01). Зависимость успешности выполнения норматива от адаптационных возможностей уже имеет среднюю корреляционную связь (более 0,5, но менее 0,75), которая носит более выраженный характер по сравнению с группой 2.

Между ЧСС и индексом Робинсона выявлена сильная положительная связь (r = 0,835, p < 0,001), что говорит об однонаправленном действии. Взаимосвязь ЧСС с результатом выполнения норматива свидетельствует о том, что более поздний этап адаптации в тренировочном режиме у пловцов связан с более выраженным хронотропным эффектом регуляции работы сердца. АП, АД_ср, ОПС, индексы Кердо и Робинсона значительно повышались по сравнению с группой 2.

Следует отметить повышение уровня NO в выдыхаемом воздухе по сравнению с группами 1 и 2, что свидетельствует о вазодилатации сосудов малого круга кровообращения, за счет чего эффективно насыщаются кислородом ткани, которые подвергаются гипоксии при плавании. Бóльшая концентрация NO в выдыхаемом воздухе и значительное снижение ОПС, которое отмечено и в группе 2, вероятно, являются результатом адаптации организма, направленной на увеличение объема циркулирующей крови при плавании [9].

Между тем индекс Квааса практически не изменялся у испытуемых группы 3, что отражает высокую тренированность в виде устойчивости сердечно-сосудистой системы к гипоксии и ее экономизации. Рост ПАД отражает усиление сократимости сердца, которое, вероятно, явилось причиной увеличения УОС и МОК.

Таким образом, плавание в тренировочном режиме вызывает изменения в кардиореспираторной системе организма пловцов. На начальном этапе изменения происходят в виде усиления инотропного эффекта регуляции сердца [10]. Со временем возникает адаптационный сдвиг, сопровождающийся включением хронотропного механизма регуляции, который на высоком уровне тренированности (группа 3) становится выраженным. На завершающем этапе адаптации происходят изменения в сосудистой системе (малый и большой круги кровообращения), эти изменения позволяют максимально быстро устранить высокий кислородный запрос организма.

ВЫВОДЫ

У пловцов с низким и средним профессиональными уровнями изменения носили истощающий характер: наблюдался выраженный рост ЧСС при относительно низком увеличении ударного объема, уровень NO снижался на 10,1 и 3,7% соответственно, а приросты МОК оказались значительно меньше (49,1 и 75,4%), чем у пловцов с высоким профессиональным уровнем.
У пловцов с высоким профессиональным уровнем определяется сбалансированная и экономичная реакция: рост минутного объема кровообращения (90,8%) за счет увеличения ударного объема сердца (41,9%) и умеренного роста ЧСС (33,5%), выраженное снижение общего периферического сопротивления сосудов (47,2%) и рост уровня NO в выдыхаемом воздухе (11,2%), свидетельствующий о развитии эндотелий-зависимой вазодилатации.
Корреляционный анализ подтвердил, что у пловцов с высоким профессиональным уровнем успешность выполнения норматива связана с адаптационным потенциалом, ЧСС и индексом Робинсона.
С ростом профессионального уровня у пловцов формируется комплекс адаптационных перестроек: усиливается инотропная функция сердца, оптимизируется сосудистый тонус и вегетативная регуляция. Это повышает эффективность выполнения предельных нагрузок при плавании в воде.
Для систематизации адаптационных перестроек организма пловцов в ходе тренировочного процесса необходимо проведение клинико-экспериментальных исследований.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают своего авторства критериям ICMJE. Наибольший вклад распределен следующим образом: И.Р. Кленков — дизайн исследования, проведение исследования, анализ данных, написание текста; Д.Ф. Покровская — создание черновика рукописи, проведение статистического анализа; Г.М. Цыбина — создание черновика рукописи, проведение статистического анализа; М.В. Сальников — проведение исследования, анализ данных; Ж.Ж. Шакаев — анализ данных.

1. Диагностические индексы и физиологические нагрузочные тесты. Пособие для врачей. Мурманск: Север; 2008.

Загрядский ВП, Сулимо-Самуйлло ЗК. Методы исследования в физиологии труда. Методическое пособие. Л.: Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова; 1991.

Список литературы

1. Boussuges A, Gole Y, Mourot L, Jammes Y, Melin B, Regnard J, et al. Haemodynamic changes after prolonged water immersion. Journal of Sports Sciences. 2009;27(6):641–9. https://doi.org/10.1080/02640410902717001

2. Sheldahl LM, Tristani FE, Clifford PS, Kalbfleisch JH, Smith G, Hughes CV. Effect of head-out water immersion on cardiorespiratory response to dynamic exercise. Journal of Appleid Physiology. 1986;60(6):1878–81. https://doi.org/10.1152/jappl.1986.60.6.1878

3. Крюков ЕВ, Цыган ВН, Ивченко ЕВ, Касымов ОТ, Лемещенко АВ, Фатеев ИВ и др. Гипоксия в экстремальных условиях Арктики и военно-профессиональной деятельности. СПб.: СпецЛит; 2023. EDN: YVEKJY

4. Arce-Álvarez А, Veliz С, Vazquez-Muñoz М, von Igel М, Alvares С, Ramirez-Campillo R, et al. Hypoxic respiratory chemoreflex control in young trained swimmers. Frontiers in Physiology. 2021;12:632603. https://doi.org/10.3389/fphys.2021.632603

5. Lewis DJ, Laursen PB, Stanley J, Kilding AE, Buchheit M. Training adaptation and heart rate variability in elite endurance athletes: opening the door to effective monitoring. Sports Medicine. 2013;43(9):773–81. https://doi.org/10.1007/s40279-013-0071-8

6. Woorons X, Mucci P, Richalet JP, Pichon A. Hypoventilation training at supramaximal intensity improves swimming performance. Medicine & Science in Sports Exercise. 2010;42(3):602–9. https://doi.org/10.1249/MSS.0000000000000863

7. La Gerche A, Inder WJ, Roberts TJ, Brosnan MJ, Heidbüchel H, Prior DL. Relationship between swimming training volume and cardiac adaptation in competitive swimmers. PLOS One. 2015;10(6):e0130031. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0130031

8. Зверев ДП, Мясников АА, Шитов АЮ, Чернов ВИ, Андрусенко АН, Кленков ИР и др. Физиологическое обоснование определения устойчивости водолазов к токсическому действию кислорода с помощью пероральных нагрузочных почечных проб. Морская медицина. 2020;3:50–9. EDN: SPSGDO

9. Колесникова ВИ, Таштиев РИ. Польза плавания для студентов. Тенденции развития науки и образования. 2025;119(4):71–3. EDN: IVYRLE

10. Харисова НМ, Миндубаева ФА, Смирнова ЛМ. Синдром перетренированности у спортсменов: диагностика и коррекция. Медицина и экология. 2025;4:59–69. https://doi.org/10.59598/ME-2305-6053-2025-117-4-59-69