ХЕМОРЕАКТИВНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ И СЕРДЦА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ФИЗИЧЕСКОЙ ТРЕНИРОВАННОСТИ

The treatment of diabetic rats with IS led to a partial 

restoration of the AC stimulating effects of α-melanocyte stimulating 
hormone (α-MSH), THIQ, a selective agonist of melanocortin receptors of 
the type 4 (MC4R), norepinephrine, isoproterenol and relaxin, which are 
attenuated in DM2. In the group D+Ser the AC stimulating effect of 
dopamine was amplified and even exceeded that of the control, and the 
corresponding effect of MC3R agonist γ-MSH did not change. The AC 
inhibitory 
effects 
of 
5-nonyloxytryptamine 
and 
5-methoxy-N,N
dimethyltryptamine, the agonists of serotonin receptors of type 1, and 
of bromocriptine, agonist of D2-dopamine receptor, were significantly 
reduced in the brain of diabetic rats and restored in the case of IS 
treatment.

Thus, IS treatment of rats with DM2 for two months resulted in the 

improved 
glucose 
tolerance 
and 
lipid 
metabolism, 
restored 
the 

sensitivity of hypothalamic AC to hormonal agents, including the 
agonists of MC4R and type 1 serotonin receptors, which play an important 
role in the regulation of energy homeostasis. These data indicate that 
IS and other drugs that increase serotonin level in the CNS can be 
highly effective in the treatment of DM2 and its complications.

This work was supported by the Russian Science Foundation (project 

14-15-00413).

REFERENCES

1. Shpakov A.O. // J. Evol. Biochem. Physiol. 2014. V. 50. No. 6. 

P. 552–556. 

2. Lustman P., Clouse R. // J. Diabetes Complications. 2005. V. 

19. P. 113–122.

3. Shpakov A. O., Shpakova E. A., Tarasenko I. I. et al. // Int. 

J. Pept. Res. Ther. 2010. V. 16. P. 95–105.
DOI:10.12737/12338

ХЕМОРЕАКТИВНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ И СЕРДЦА ПРИ 

РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ФИЗИЧЕСКОЙ ТРЕНИРОВАННОСТИ

Диверт В.Э.

Научно-исследовательский институт физиологии

и фундаментальной медицины, г. Новосибирск

divert@physiol.ru  

Функция 
газообмена 
в 
организме 
регулируется 
центральными 

механизмами 
взаимодействия 
внешнего 
дыхания, 
сердца 
и 
сосудов, 

объединяемых в понятие «кардиореспираторная
система» (КРС). При 

интенсивной физической работе возникает состояние гипоксии нагрузки, 
которая 
является 
главным 
лимитирующим 
фактором, 
приводящим 
к 

гипоксемии, 
ацидозу 
и 
ограничению 
работоспособности. 
Специальные 

физические тренировки изменяют функциональные резервы организма и 
свойства  системы газообмена. Тем самым, анализ хемореактивных ответов 
отдельных звеньев КРС на модели спортивной физической тренированности 
различной направленности является важным дополнением к данным прямых 
исследований центральных механизмов управления газообменом организма. 

На нескольких группах спортсменов, молодых практически здоровых 

мужчин,
проведен сравнительный анализ вентиляторных и кардиальных 

реакций в покое при нарастающих ингаляционных гипоксии или гиперкапнии 
с 
учетом 
отдельного 
велоэргометрического 
тестирования. 
Численные 

расчеты показали, что гипоксия вызывает на порядок более выраженную 
кардиальную ответную реакцию, а гиперкапния –
вентиляторную, что 

позволяет выделить их для оценки свойств КРС. Анализ данных для 
исходного состояния покоя у обследованных групп выявил специфические 
различия в показателях КРС, характерные для соответствующего вида 
тренированности. 
Статистическими 
методами 
выявлено 
четыре 
типа 

хемореактивности в звеньях КРС (легочной вентиляции на гиперкарбию и 
сердечной функции на гипоксемию): слабое для обоих звеньев (1 тип), 
слабое для реакции сердца и сильное для дыхания (2 тип), сильное для 
реакции сердца и слабое для дыхания (3 тип), сильное для обоих звеньев 
(4 тип). Установлено, что каждый из типов реагирования специфичен для 
определенных видов спортивной тренированности: 1 тип –
для занятий 

плаванием, 2 и 3 типы – для лыжных гонок, 4 тип – для занятий боксом, 
штангой, борьбой. 

Показано, что хемореактивные ответы в звеньях кардиореспираторной 

системы у лыжников по 2-му и 3-му типам различаются в зависимости от 
величин удельного потребления кислорода. Выявлена внутригрупповая 
высоко значимая регрессионная зависимость между ростом реактивности 
сердца на гипоксемию и снижением реактивности легочной вентиляции на 
гиперкарбию при сочетанном повышении потребления кислорода на единицу 
массы тела. Сделано предположение, что рост удельного потребления 
кислорода у части лыжников связан с большей адаптацией организма к 
природному 
фактору 
холода, 
сопровождающему 
процессы 
тренировок. 

Установлено, 
что 
для 
лыжников 
высокой 
спортивной 
квалификации, 

тренированных на выносливость, характерна лучшая сбалансированность 
хемореактивных ответов дыхания и функции сердца, близкая к средним 
значениям показателей для всей выборки спортсменов. 

В группе физически нетренированных лиц обнаружена выраженная 

индивидуальная вариабельность реакций системы внешнего дыхания и 
функции сердца на тестовые хеморецепторные раздражения. Подобный факт 
ярких 
индивидуальных 
различий, 
например, 
по 
чувствительности 
к 

гипоксии, часто объясняется генотипическим фактором. 

С целью верификации полученных данных проведено дополнительное 

исследование 
по 
выяснению 
возможности 
и 
степени 
выраженности 

индивидуальных адаптивных изменений хемореактивности КРС в процессе 
тренировок у группы спортсменов сборной вуза по плаванию с различной 
исходной физической подготовкой. Показано, что после полугодовой 
интенсивной тренировки плаванием, исходно более подготовленные лица, 
имеющие сниженную хемореактивность дыхания и сердца, характерную для 
пловцов,  сохраняли ее. Лица со средними и высокими показателями 
исходной хемореактивности
КРС ее понижали. При этом исходно менее 

тренированные физически лица со средними величинами хемореактивности 
КРС усилили ответы внешнего дыхания и сердечной функции в результате 
тренировок, 
что 
может 
объясняться 
неадекватностью 
тренировочных 

нагрузок. Следовательно, центральные механизмы регуляции межсистемного 
взаимодействия 
внешнего 
дыхания 
и 
сердечной 
функции 
обладают 

пластичностью 
в 
связи 
со 
спортивными 
тренировками, 
однако 
она 

реализуется в ограниченном виде и требует индивидуального подбора 
тренирующих нагрузок для исключения срыва процесса адаптации. 

Разработанная классификация по специфике хемореактивности КРС в 

состоянии 
покоя 
для 
отдельных 
видов 
физической 
тренированности 

позволяет дать персонализированные рекомендации по предпочтительному 
выбору или смене вида спортивных занятий в соответствии с имеющимся ее 
индивидуальным эндофенотипическим функциональным статусом, а также 
использовать хемореактивное тестирование для персонализированной оценки 
состояния КРС при внутрикомандном сравнении спортсменов, а также ее 
контроля и коррекции на этапах тренировочных процессов.

CHEMOREACTIVE  INTERACTIONS  OF  THE  EXTERNAL  RESPIRATION 
AND HEART  AT  VARIOUS  KINDS  OF  THE  PHYSICAL  TRAINING

Divert V.E.

Scientific research institute of physiology and fundamental medicine,

Novosibirsk

divert@physiol.ru

Gas exchange function in an organism is regulated by the central 

interaction mechanisms of an external respiration, heart and vessels 
united in term «cardiorespiratory system» (CRS). At intensive physical 
work there is a state of a load hypoxia, which is the main limiting 
factor leading to an anoxemia, acidosis and limitation of work 
capacity. Special physical trainings change the functional reserves of 
an organism and the property of gas exchange system. That, the analysis 
of chemoreactive responses of separate parts of CRS of models at sports 
physical training with various orientation is the important addition to 
data of direct researches of the central mechanisms of gas exchange 
control of an organism. 

Relative analysis of ventilatory and cardial reactions in rest is 

lead on several groups of sportsmen, young health men, at increasing 
hypoxias or hypercapnias inhalation in view of separate bicycle 
ergometer testings. Numerical calculations have shown, that the hypoxia 
causes more expressed cardial response on the order, and the 
hypercapnia –
ventilator one, that allows to choose them for an 

evaluation of CRS properties. Analysis of data for an initial state of 
rest at the surveyed groups has taped specific differences in CRS 
parameters, associated with conforming kind of training. By statistical 
methods it is taped four types of chemoreactivity in CRS parts (a lung 
ventilation on hypercarbia and cardiac function on an anoxemia): weak 
for both parts (1 type), weak for reaction of heart and strong for 
respiration (2 type), strong for reaction of heart and weak for 
respiration (3 type), strong for both parts (4 type). It is 
established, that each of reaction types is specific to the certain 
kinds of sports training: 1 type - for employment by swimming, 2 and 3 
types - for cross-country skiing, 4 type - for employment by boxing, 
weightlifting and wrestling.  

It is shown, that chemoreactive responses in parts of CRS at 

skiers on 2-d and 3-d types differ depending on magnitudes of specific 
oxygen 
consumption. 
It 
is 
taped 
highly 
significant 
intragroup 

regression dependence between the height of a reactivity of heart on an 
anoxemia and depression of a reactivity of a lung ventilation on 
hypercarbia at associated rising of oxygen consumption on a mass unit 
of a body. The assumption is made, that the rise of specific oxygen 
consumption at a part of skiers is linked to greater acclimatization to 
the natural cold factor that is accompanied the training processes. It 
is 
established, 
that 
for 
the 
trained 
skiers 
of 
high 
sports 

qualification on hardiness, the best equation chemoreactive responses 
of respiration and heart function close to average value of parameters 
for all sample of sportsmen is characteristic. 

The expressed individual variability of reactions of system of an 

external respiration and function of heart on chemoreactive test is 
found out in group of physically untrained man. The similar fact of 
bright individual differences, for example, on sensitivity to a 
hypoxia, is often explained by the genotypical factor. 

With the purpose of verification of the received data it was 

carried out additional research on finding-out of an opportunity and a 
degree of manifestation of individual adaptive changes of CRS 
chemoreactivity during trainings at group with various initial physical 
training of a swimming high schools combined team. It is shown, that 
after semi-annual intensive training by swimming, the more trained 
initially peoples having lowered the chemoreactivity of respiration and 
heart rate that correspond to swimmers, preserved them. Peoples with 
average and high initial CRS chemoreactivity lowered it. Thus peoples 
initially less trained physically with average values of CRS 
chemoreactivity have enhanced the responses of an external respiration 
and cardiac function as a result of trainings that can arise from an 
inadequacy of training loads. Hence, the central mechanisms of an 
intersystemic interaction regulation of an external respiration and 
cardiac 
function 
possess 
plasticity 
in 
dependence 
with 
sports 

trainings, however it is realized in the limited kind and demands 
individual selection of training loads for exception of training 
process failure. 

The developed classification on CRS chemoreactive specificity in a 

rest state for separate kinds of physical training allows to give the 
personalized references at a preferable choice or change of a kind of 
sports employment according to available individual endophenotype 
functional status, and also to use chemoreactive testing for the 
personalized assessment of CRS state at intracommand comparison of 
sportsmen, and also its control and correction at stages of training 
processes.
DOI:10.12737/12339