Изменения показателей системной гемодинамики при повторных статических сокращениях мышц верхних и нижних конечностей: влияние утомления

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изменения артериального давления (АД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) при физической нагрузке растет при развитии мышечного утомления в связи с активацией эргорефлекса (ЭР), тестирование активности которого часто проводят путем послерабочей артериальной окклюзии кровотока. Однако такой подход не воспроизводит работу эргорефлекса в естественных условиях и малопригоден для тестирования эргорефлекса от рецепторов мышц ног, которые отличаются от мышц рук по метаболическим характеристикам и подвержены более выраженным изменениям в результате гиподинамии при различных заболеваниях. Целью данной работы было сравнение изменений показателей системной гемодинамики при "естественной" активации эргорефлекса по мере развития выраженного утомления в тесте с ритмическими сокращениями мышц бедра и предплечья в статическом режиме. Девять молодых мужчин выполняли повторные изометрические сокращения мышц-разгибателей коленного сустава или мышц-сгибателей лучезапястного сустава с поддержанием заданного уровня нагрузки (40% от максимального произвольного усилия) в режиме 20 с сокращение/ 20 с расслабление до отказа от работы (длительность работы в обоих тестах – около 30 мин). В тестах непрерывно регистрировали системное АД (фотокомпенсационный метод), ударный объем (УО, алгоритм "ModelFlow") и электрокардиограмму. Cокращения обеих мышечных групп сопровождались повышением АД и ЧСС, УО при этом снижался, по мере развития утомления изменения АД и УО становились более выраженными. Важно, что при сокращениях мышц бедра утомление потенцировало повышение АД в результате увеличения общего периферического сопротивления, а при сокращениях мышц предплечья – в результате увеличения минутного объема сердца. Таким образом, утомление различных мышечных групп сопровождается активацией разных компонентов эргорефлекса – сосудистого при работе мышц ноги и сердечного при работе мышц руки. Полученные результаты необходимо учитывать при разработке методик оценки регуляции гемодинамики при сердечно-сосудистых заболеваниях, которые нередко сопряжены с изменениями как скелетных мышц, так и функционирования эргорефлекса.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Боровик

ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН

Email: ost.msu@gmail.com
Россия, Москва

М. А. Печерица

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: ost.msu@gmail.com
Россия, Москва

О. Л. Виноградова

ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН

Email: ost.msu@gmail.com
Россия, Москва

О. С. Тарасова

ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: ost.msu@gmail.com
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Shoemaker J.K., Gros R. A century of exercise physiology: key concepts in neural control of the circulation // Eur. J. Appl. Physiol. 2024. V. 124. № 5. P. 1323.
  2. Grotle A.K., Macefield V.G., Farquhar W.B. et al. Recent advances in exercise pressor reflex function in health and disease // Auton. Neurosci. 2020. V. 228. P. 102698.
  3. Виноградова О.Л., Попов Д.В., Тарасова О.С. и др. Эргорефлекс: сущность и механизмы // Авиакосм. эколог. мед. 2008. Т. 42. № 1. С. 5.
  4. Teixeira A.L., Vianna L.C. The exercise pressor reflex: An update // Clin. Auton. Res. 2022. V. 32. № 4. P. 271.
  5. Fadel P.J., Raven P.B. Human investigations into the arterial and cardiopulmonary baroreflexes during exercise // Exp. Physiol. 2012. V. 97. № 1. P. 39.
  6. Бравый Я.Р., Берсенев Е.Ю., Макаров В.А. и др. Влияние силовых тренировок на проявление прессорного рефлекса со стороны рецепторов работающих мышц // Авиакосм. эколог. мед. 2011. Т. 45. № 1. С. 60.
  7. Ray C.A., Rea R.F., Clary M.P., Mark A.L. Muscle sympathetic nerve responses to static leg exercise // J. Appl. Physiol. 1992. V. 73. № 4. P. 1523.
  8. Saito M. Differences in muscle sympathetic nerve response to isometric exercise in different muscle groups // Eur. J. Appl. Physiol. Occup. Physiol. 1995. V. 70. № 1. P. 26.
  9. Swift H.T., O’Driscoll J.M., Coleman D.D. et al. Acute cardiac autonomic and haemodynamic responses to leg and arm isometric exercise // Eur. J. Appl. Physiol. 2022. V. 122. № 4. P. 975.
  10. Sinoway L.I., Li J. A perspective on the muscle reflex: Implications for congestive heart failure // J. Appl. Physiol. 2005. V. 99. № 1. P. 5.
  11. Fisher J.P., Young C.N., Fadel P.J. Autonomic adjustments to exercise in humans // Compr. Physiol. 2015. V. 5. № 2. P. 475.
  12. Amann M., Runnels S., Morgan D.E. et al. On the contribution of group III and IV muscle afferents to the circulatory response to rhythmic exercise in humans // J. Physiol. 2011. V. 589. № 15. P. 3855.
  13. Aimo A., Saccaro L.F., Borrelli C. et al. The ergoreflex : how the skeletal muscle modulates ventilation and cardiovascular function in health and disease // Eur. J. Heart Fail. 2021. V. 23. № 9. P. 1458.
  14. Bunsawat K., Clifton H.L., Ratchford S.M. et al. Cardiovascular responses to static handgrip exercise and postexercise ischemia in heart failure with preserved ejection fraction // J. Appl. Physiol. 2023. V. 134. № 6. P. 1508.
  15. Crisafulli A. The impact of cardiovascular diseases on cardiovascular regulation during exercise in humans: Studies on metaboreflex activation elicited by the post-exercise muscle ischemia method // Curr. Cardiol. Rev. 2017. V. 13. № 4. P. 293.
  16. Kaur J., Senador D., Krishnan A.C. et al. Muscle metaboreflex-induced vasoconstriction in the ischemic active muscle is exaggerated in heart failure // Am. J. Physiol. Hear. Circ. Physiol. 2018. V. 314. № 1. P. H11.
  17. Helge J.W. Arm and leg substrate utilization and muscle adaptation after prolonged low-intensity training // Acta Physiol. (Oxf). 2010. V. 199. № 4. P. 519.
  18. Sugawara J., Tanabe T., Miyachi M. et al. Non-invasive assessment of cardiac output during exercise in healthy young humans: Comparison between Modelflow method and Doppler echocardiography method // Acta Physiol. Scand. 2003. V. 179. № 4. P. 361.
  19. Sjøgaard G., Savard G., Juel C. Muscle blood flow during isometric activity and its relation to muscle fatigue // Eur. J. Appl. Physiol. Occup. Physiol. 1988. V. 57. № 3. P. 327.
  20. Lopez-Jaramillo P., Lopez-Lopez J.P., Tole M.C., Cohen D.D. Muscular strength in risk factors for cardiovascular disease and mortality: a narrative review // Anatol. J. Cardiol. 2022. V. 26. № 8. P. 598.
  21. Takahashi Y., Kaji T., Yasui T. et al. Ultrasonographic changes in quadriceps femoris thickness in women with normal pregnancy and women on bed rest for threatened preterm labor // Sci. Rep. 2022. V. 12. № 1. P. 17506.
  22. Smeuninx B., Elhassan Y.S., Sapey E., et al. A single bout of prior resistance exercise attenuates muscle atrophy and declines in myofibrillar protein synthesis during bed-rest in older men // J. Physiol. 2023. doi: 10.1113/JP285130 (Online ahead of print).
  23. Makhnovskii P.A., Bokov R.O., Kolpakov F.A., Popov D.V. Transcriptomic signatures and upstream regulation in human skeletal muscle adapted to disuse and aerobic exercise // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. № 3. P. 1208.
  24. Boulton D., Taylor C.E., Green S., Macefield V.G. The metaboreflex does not contribute to the increase in muscle sympathetic nerve activity to contracting muscle during static exercise in humans // J. Physiol. 2018. V. 596. № 6. P. 1091.
  25. Hellsten Y., Nyberg M. Cardiovascular adaptations to exercise training // Compr. Physiol. 2015. V. 6. № 1. P. 1.
  26. Elstad M., Nådland I.H., Toska K., Walløe L. Stroke volume decreases during mild dynamic and static exercise in supine humans // Acta Physiol. 2009. V. 195. № 2. P. 289.
  27. Fisher J.P., Ogoh S., Dawson E.A. et al. Cardiac and vasomotor components of the carotid baroreflex control of arterial blood pressure during isometric exercise in humans // J. Physiol. 2006. V. 572. Pt. 3. P. 869.
  28. Nóbrega A.C.L., Williamson J.W., Garcia J.A., Mitchell J.H. Mechanisms for increasing stroke volume during static exercise with fixed heart rate in humans // J. Appl. Physiol. 1997. V. 83. № 3. P. 712.
  29. Koba S., Xing J., Sinoway L.I., Li J. Differential sympathetic outflow elicited by active muscle in rats // Am. J. Physiol. 2007. V. 293. № 4. P. H2335.
  30. Fisher J.P. Autonomic control of the heart during exercise in humans: Role of skeletal muscle afferents // Exp. Physiol. 2014. V. 99. № 2. P. 300.
  31. Beaty O. Carotid sinus and blood pressure control during hindlimb and forelimb contractions // Am. J. Physiol. 1985. V. 248. № 5. P. H688.
  32. Laginestra F.G., Favaretto T., Giuriato G. et al. Concurrent metaboreflex activation increases chronotropic and ventilatory responses to passive leg movement without sex-related differences // Eur. J. Appl. Physiol. 2023. V. 123. № 8. P. 1751.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изменения среднего артериального давления (АДср, А), частоты сердечных сокращений (ЧСС, Б), ударного объема (УО, В) и момента силы (МС, Г) в тесте "изометрическое напряжение мышц-разгибателей ноги в коленном суставе". Испытуемый Л.

Скачать (763KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изменения среднего артериального давления (АДср, А), частоты сердечных сокращений (ЧСС, Б), ударного объема (УО, В), минутного объема сердца (МО, Г) и общего периферического сопротивления (ОПС, Д) при статических сокращениях мышц-разгибателей ноги в коленном суставе в I трети и III трети теста (нулевой уровень – значение во время расслабления мышц). Данные представлены в виде среднего и стандартного отклонения; n = 9. * – p < 0.05 – одновыборочный t-тест Стьюдента; # – p < 0.05 – парный t-тест Стьюдента.

Скачать (396KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изменения среднего артериального давления (АДср, А), частоты сердечных сокращений (ЧСС, Б), ударного объема (УО, В), минутного объема сердца (МО, Г) и общего периферического сопротивления (ОПС, Д) при при статических сокращениях мышц-сгибателей руки в лучезапястном суставе в I трети и III трети теста (нулевой уровень – значение во время расслабления мышц). Данные представлены в виде среднего и стандартного отклонения; n = 9. * – p < 0.05 – одновыборочный t-тест Стьюдента; # – p < 0.05 – парный t-тест Стьюдента.

Скачать (387KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024