Физиологическая целесообразность гиповентиляционных тренировок и спортивная работоспособность

ББК  66.2 (2Рос)
Ф 97

Рецензенты:
В. Г. Зилов, академик РАН,
В. А. Орлов, доктор биол. наук, профессор

Фудин Н. А., Хадарцев А. А., Бадтиева В. А.
Ф 97  Физиологическая целесообразность гиповентиляционных тренировок и спортивная работоспособность. 
Монография. / Под ред. акад. РАН А. Н. Разумова. – М.: 
Спорт, 2023. – 296 с., ил.

ISBN 978-5-907601-09-3

В предлагаемой монографии в рамках единой функцио нальной системы 
дыхания и газообмена анализируются обширные данные перестройки функций 
внешнего дыхания и газового гомеостаза у высококвалифицированных спортсменов в результате произвольно программируемых сочетанных гиповентиляционных воздействий на внешнее звено саморегуляции функцио нальной системы 
дыхания.
На основе системного анализа было выявлено, что такие воздействия повышают гипоксическую устойчивость и физическую работоспособность спортсменов на фоне саморегуляции и компенсаторной адаптации дыхательного центра 
к повышенному содержанию двуокиси углерода. Экспериментальные исследования подтвердили влияние гиповентиляционных тренировок на вентиляторно-метаболические процессы, кислотно-щелочное равновесие и буферные основания, 
а также на углеводный обмен и биологически активные вещества крови (гормоны 
и отдельные олигопептиды).
Полученные данные комп лексных исследований формируют устойчивые 
изменения в функцио нальной системе дыхания, обеспечивающие повышенную 
работоспособность организма высококвалифицированных спортс менов на этапе 
тренировочного и соревновательного процессов на новом научно обоснованном 
физиологическом уровне.
ББК 66.2 (2Рос)

ISBN 978-5-907601-09-3

©  Фудин Н. А., Хадарцев А. А., 
Бадтиева В. А., 2023
©  Издательство «Спорт»,
издание, оформление, 2023

Благодарность

Авторы приносят искреннюю благодарность за научно-практическое сотрудничество, за помощь и участие в проведении 
совместных исследований, за доброжелательные и профессиональные советы при написании данной монографии своим коллегам и друзьям: академикам РАН – А. И. Григорьеву, В. П. Чехонину, 
С. П. Миронову, А. Н. Разумову, С. И. Колесникову, В. В. Береговых, 
В. А. Тутельяну, А. И. Романову, Ю. И. Бузиашвили; членам-корреспондентам РАН – С. К. Судакову, С. С. Перцову.
Искренняя благодарность за предоставленную возможность 
использовать материалы совместных исследований при написании монографии: профессорам – П. А. Дельверу, В. С. Фарфелю, 
Ф. П. Суслову, А. Г. Зиме, А. Е. Иванову, А. С. Макагонову, Л. И. Орехову, М. У. Хвану, В. А. Афанасьеву, Ю. Е. Вагину, О. С. Глазачеву, 
Ю. И. Цкипури, А. К. Орлецкому; кандидатам медицинских наук – 
И. Е. Зеленской, О. П. Тараканову; кандидатам биологических наук – 
С. Я. Классиной, С. Н. Пигаревой, Н. В. Климиной, А. А. Чарыевой..

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современные высокие спортивные результаты, показанные 
на чемпионатах мира, Европы и Олимпийских играх, обеспечиваются новейшими достижениями в области новых научных 
технологий, используемых высококвалифицированными спортсменами в тренировочном процессе и соревновательной деятельности. В настоящее время в мировой спортивной практике 
успешно реализуется научно обоснованная концепция активного 
влияния медико-биологических методов и средств на тренировочную, соревновательную и восстановительную деятельность 
в спорте высших достижений. С физиологических позиций физическая тренировка – это системно воздействующий фактор компенсаторных перестроек, активно влияющий практически на все 
функцио нальные системы организма спортс менов. Эти компенсаторные изменения формируются как в плане непосредственной 
реакции на тренировочную нагрузку, так и в плане длительного последействия во время восстановления. Научно доказано, 
что компенсаторная саморегуляция во время тренировочных 
нагрузок обеспечивает принципиально новые физиологические 
взаимоотношения и качества в опорно-двигательных структурах 
локомоторного аппарата и метаболических процессах организма 
спортс мена. Повышение спортивной работоспособности на новом 
физиологическом уровне обеспечивается нарастающими тренировочными нагрузками, которые приближаются к пределу адаптационных возможностей организма. Многократно повторяемые 
указанные физические нагрузки формируют прирост устойчивости организма спортс мена к двигательной и вентиляторной 
гипоксии, которая формирует более высокую физическую работоспособность как во время тренировок, так и в процессе соревнований. При этом выполнение высокоинтенсивной тренировочной 
работы большого объема обеспечивается респираторной эффективностью легочной вентиляции и митохондриальной активностью в работающих мышцах.
Во время физической работы большого объема и высокой 
интенсивности функцио нальная система дыхания компенсаторно 

меняется таким образом, что легочная вентиляция устанавливается на уровне, соответствующем энергозатратам на выполняемую работу. Рассматривая роль дыхания и газообмена при 
мышечной деятельности, авторы монографии обращают особое 
внимание на тот факт, что легочная вентиляция является неотъемлемой частью локомоторной сферы, открывающей дополнительные возможности осознанно контролировать и изменять 
структуру и акт своего дыхания.
Опираясь на материалы собственных исследований, авторы 
монографии рассматривают перестройку газового гомеостаза 
с использованием произвольно программируемых сочетанных 
гиповентиляционных воздействий на внешнее звено саморегуляции дыхания как эффективное средство повышения гипоксической устойчивости и физической работоспособности. Объясняется это тем, что гиповентиляционные тренировки снижают 
чувствительность рецепторов дыхательного центра к гипоксическому и гиперкапническому стимулу, что способствует формированию устойчивости компенсаторных механизмов, обеспечивающих выполнение мышечной работы на принципиально новом 
вентиляторно-газообменном уровне. В предлагаемой монографии 
анализируются вопросы регуляции дыхания при физических 
нагрузках, а также физиологическая взаимосвязь произвольных 
движений и произвольной регуляции дыхания. Исследовались 
физиологические механизмы гиповентиляционного дыхания на 
кардиореспираторную и локомоторную системы организма при 
различных режимах физических нагрузок. При этом оценивалась 
не только структура дыхательного акта и газообмена, но и показатели газового гомеостаза (pH, рСO2 , рО2 ), продуктов углеводного 
обмена (лактат, пируват, глюкоза), а также кислотно-щелочного 
равновесия и буферных оснований (BE). Впервые с использованием радиоиммунного метода исследовалась динамика содержания гормонов и отдельных олигопептидов в плазме крови при 
различных режимах гиповентиляционных тренировок в сочетании с интенсивными физическими нагрузками.
В монографии представлен обширный фактический материал 
комп лексного обследования высококвалифицированных спортсменов-горнолыжников по практическому использованию сочетанных гиповентиляционных тренировок на этапе предгорной 
подготовки как целенаправленного средства адаптации к горному 

климату во время тренировок и соревнований в условиях высокогорной гипоксии. Предполагалось, что предложенные сочетанные гиповентиляционные тренировки повысят физиологическую устойчивость организма спортс менов к условиям гипоксии 
гор, а выполнение тренировочной и соревновательной работы 
в этих условиях станет более эффективным. Полученные результаты обследований дали возможность установить, что предгорные сочетанные гиповентиляционные тренировки горнолыжников достоверно повысили работоспособность и адекватность 
ответных физиологических реакций на тренировочные и соревновательные нагрузки в условиях пониженного барометрического и парциального давления кислорода при гипоксии горного 
климата. В очередном практическом эксперименте авторы монографии предлагают рассмотреть полученные материалы исследований по использованию гиповентиляционных тренировок 
у высококвалифицированных спортс менов-легкоатлетов, специализирующихся в беге на средние дистанции (800 и 1500 метров). 
Анализируя вентиляторные и газообменные показатели при различных режимах гиповентиляционных тренировок, была выявлена высокая результативность у спортс менов, использовавших 
предлагаемый авторами гиповентиляционный метод тренировок, 
по сравнению с контрольной группой. Как в первом, так и во 
втором случае практическое использование сочетанных гиповентиляционных тренировок показало научно обоснованную возможность в построении тренировочного процесса с заранее прогнозируемыми физиологическими параметрами, ориентированными на 
достижение высоких спортивных результатов. Проведенные авторами исследования подтвердили предположение о том, что сочетанные гиповентиляционные тренировки воздействуют не только 
на структуру дыхания и газообмена, но и через вегетативные 
механизмы избирательно влияют на метаболические процессы, 
которые, взаимодействуя с другими функцио нальными системами 
организма, эффективно повышают гипоксическую устойчивость 
и работоспособность при выполнении объемных и интенсивных 
тренировочных и соревновательных нагрузок. Анализируя изложенный в монографии довольно обширный фактический материал и его научную интерпретацию, можно сделать вывод о том, 
что авторам в определенной мере удалось обосновать использование в спортивной практике кортикально программируемых 

гиповентиляционных воздействий на внешнее звено саморегуляции функцио нальной системы дыхания. Полученные авторами результаты подтверждают эффективность использования 
гиповентиляционных тренировок, способствующих формированию новых вентиляторно-двигательных взаимоотношений 
в организме, обеспечивающих эффективную спортивную работоспособность на новом научно обоснованном физиологическом 
уровне. Вместе с тем изложенные в монографии научно-практические данные не исчерпывают физиологического многообразия 
гиповентиляционных влияний на дыхание и газообмен и, несомненно, требуют дальнейших комп лексных исследований.
Предлагаемая читателям монография рассчитана на физиологов спорта, специалистов, занимающихся экстремальной физиологией, патофизиологов, физиотерапевтов, врачей, работающих 
в области реабилитологии, восстановительной и спортивной 
медицины, а также спортивных врачей, работающих в области 
физической культуры и спорта высших достижений.

Академик РАН
А. Н. Разумов

Глава 1

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РЕГУЛЯЦИИ 
ДЫХАНИЯ И ГАЗООБМЕНА

Легочная вентиляция и газообмен человека в различных 
условиях его жизнедеятельности регулируются в соответствии 
с меняющимися энергозатратами и, следовательно, потребностью 
в доставке кислорода и удаления двуокиси углерода. По своей 
сути дыхание и легочная вентиляция призваны поддерживать 
постоянство этих параметров, необходимых для нормального 
протекания обменных процессов в организме.
Физиологическая сущность дыхания – это совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода, 
использование его для окисления органических веществ с высвобождением энергии и выделением углекислого газа в окружающую среду. При этом следует отметить, что источником энергии 
являются органические соединения, поступающие в организм 
с пищевыми веществами. Энергия высвобождается на последнем 
этапе – тканевом дыхании. Полученная при этом энергия необходима для деятельности живых клеток, органов, тканей и организма человека в целом.
На протяжении уже длительного времени проб лема регуляции 
дыхания традиционно разрабатывается в следующих основных 
направлениях: исследуются физиологические механизмы сохранения оптимального уровня парциального давления кислорода 
и углекислого газа в альвеолярном воздухе, обеспечивающего его 
жизненно необходимый для организма газовый состав артериальной 
крови при различных условиях жизнедеятельности человека.
Предпринимаются попытки установить количественные закономерности вентиляции и газообмена в легких, характеризующие 
не только суммарные физиологические механизмы, но и качественные особенности вентиляции и газообмена.
Продолжаются исследования по выяснению функцио нального 
значения рецепторных зон разной модальности и локализации 

в регуляции дыхания, в частности, идентификация до сих пор 
неизвестных рецепторов, обуславливающих рефлекторное увеличение вентиляции легких при физической деятельности, 
рецепторов, сигнализирующих в дыхательный центр об изменениях сопротивления дыханию, изменениях состава вдыхаемого 
и выдыхаемого воздуха.
До настоящего времени осуществляется непрерывный поиск 
локализации и функцио нальной организации действующих 
структур дыхательного центра, установление функцио нальноструктурных закономерностей организации дыхательного центра, 
расшифровка известных в общем виде ответных реакций дыхательного центра на нервные и произвольно гуморальные стимулы (Маршак М. Е., 1961; Голубева Е. Л., 1971; Шик Л. Л., 1980; 
Бреслав Л. С., Глебовский В. Д., 1981).
Общеизвестно, что адекватное снабжение тканей кислородом 
и выведение из организма углекислого газа обеспечивается вентиляцией легких. При этом уровень метаболизма определяет и уровень вентиляции легких, обеспечение которой осуществляется 
хеморецепторными и механо-рецепторными контурами обратной 
афферентации (Бреслав И. С., 1970; Глебовский В. Д., 1981).
Важнейшим из стимулов, под воздействиями которого меняется регуляция дыхания, а значит, и вентиляция легких, является 
изменение газового состава крови (Kalia M. P., 1981).
Взаимозависимость вентиляторного ацидоза и алкалоза как 
результат дыхательной гиперкапнии или гипокапнии, тормозящих или усиливающих легочную вентиляцию, свидетельствует 
о наличии в организме разветвленного аппарата саморегуляции 
дыхательных показателей – функцио нальной системы дыхания 
(Анохин П. К., 1962; Голубева Е. Л., 1968; Юматов Е. А., 1972).
Физиологические механизмы регуляции дыхания при изменении газового состава альвеолярного воздуха и артериальной 
крови обоснованы представлениями о том, что управление дыханием осуществляется по принципу обратной афферентации. Отклонение регулируемых параметров рCO2 и рO2 через возбуждение 
периферических и центральных хеморецепторов рефлекторно воздействует на дыхательный центр так, что происходящие изменения 
в вентиляции легких приводят к нормализации или к уменьшению 
возникающих отклонений (Анохин П. К., 1965; Шик Л. Л., 1973). 
К аналогичным выводам пришли С. И. Франкштейн и З. Н. Сергеева 

(1966), показавшие, что нарушение газового состава артериальной 
крови рефлекторно через хеморецепторы каротидной и аортальной 
зон вызывает изменение дыхания, направленное на восстановление 
газового гомеостаза.
Фактором, активно стимулирующим увеличение легочной вентиляции, является физическая работа, независимо от того, сопровождается ли она изменением напряжения газов в альвеолярном 
воздухе и артериальной крови (Dejours P., 1964; Маршак М. Е., 
1961; Михайлов В. В., 1983 и др.). При этом уровень легочной вентиляции, точно следуя за увеличением энергозатрат организма, 
начинает меняться с первого дыхательного цикла после начала 
мышечной деятельности (Кичайкина Н. Б., 1969; Bainton C. R., 
Kirkwood P. A., 1978; Кучкин С. Н., 1986).
Все это свидетельствует о том, что в регуляции дыхания участвует не только афферентация из дыхательных мышц и легочных 
рецепторов, но и с проприорецепторов локомоторного аппарата, 
служащего дополнительным и очень важным стимулом в механизме саморегуляции дыхания у человека. Эти рефлекторные 
влияния суммируются на одних и тех же мотонейронах дыхательных мышц. Таким образом, центральные и сегментарные 
дыхательные рефлексы являются лишь отдельными звеньями 
общей системы саморегуляции дыхания.
Отсутствие 
параллелизма 
в 
регуляторных 
изменениях 
дыхания и отклонениях в газовом составе артериальной крови 
при изменениях уровня метаболизма в организме в начале 
мышечной деятельности свидетельствует о том, что информация 
возникает в рецепторах дыхательного аппарата и что она опережающе передается в дыхательный центр нервным, а не гуморальным путем. Рефлекторная импульсация при этом в корне 
отличается от той, которая возникает при отклонении в газовом 
составе артериальной крови (Сафонов В. А., Ефимов Б. Н., 1980; 
Пятин В. Ф., 1988 и др.). В данном случае возникшее в организме 
возмущение связано с ожидаемым увеличением потребления кислорода. Интенсивное образование углекислого газа создает предпосылку для выраженных отклонений в артериальной крови, но 
этого не происходит, так как работа дыхательных мышц усиливается под влиянием возмущающих сигналов еще до того, когда 
могли бы появиться отклонения в газовом составе артериальной 
крови. По мнению Л. Л. Шика (1958), это типичное регулирование