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 гиповентиляцион-
ных 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 гиповентиляци-
онных воздействий на внешнее звено саморегуляции функцио нальной системы 
дыхания.
На основе системного анализа было выявлено, что такие воздействия по-
вышают гипоксическую устойчивость и физическую работоспособность спортс-
менов на фоне саморегуляции и компенсаторной адаптации дыхательного центра 
к повышенному содержанию двуокиси углерода. Экспериментальные исследова-
ния подтвердили влияние гиповентиляционных тренировок на вентиляторно-ме-
таболические 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-прак-
тическое сотрудничество, за помощь и участие в проведении 
совместных исследований, за доброжелательные и профессио-
нальные советы при написании данной монографии своим колле-
гам 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-корре-
спондентам РАН – С. К. Судакову, С. С. Перцову.
Искренняя благодарность за предоставленную возможность 
использовать материалы совместных исследований при написа-
нии монографии: профессорам – П. А. Дельверу, В. С. Фарфелю, 
Ф. П. Суслову, А. Г. Зиме, А. Е. Иванову, А. С. Макагонову, Л. И. Оре-
хову, 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, обеспе-
чиваются новейшими достижениями в области новых научных 
технологий, используемых высококвалифицированными спортс-
менами в тренировочном процессе и соревновательной дея-
тельности. В настоящее время в мировой спортивной практике 
успешно реализуется научно обоснованная концепция активного 
влияния медико-биологических методов и средств на трениро-
вочную, соревновательную и восстановительную деятельность 
в спорте высших достижений. С физиологических позиций физи-
ческая тренировка – это системно воздействующий фактор ком-
пенсаторных перестроек, активно влияющий практически на все 
функцио нальные системы организма спортс менов. Эти компен-
саторные изменения формируются как в плане непосредственной 
реакции на тренировочную нагрузку, так и в плане длитель-
ного 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 трени-
ровочными нагрузками, которые приближаются к пределу адап-
тационных возможностей организма. Многократно повторяемые 
указанные физические нагрузки формируют прирост устойчи-
вости организма спортс мена к двигательной и вентиляторной 
гипоксии, которая формирует более высокую физическую рабо-
тоспособность как во время тренировок, так и в процессе соревно-
ваний. При этом выполнение высокоинтенсивной тренировочной 
работы большого объема обеспечивается респираторной эффек-
тивностью легочной вентиляции и митохондриальной активно-
стью в работающих мышцах.
Во время физической работы большого объема и высокой 
интенсивности функцио нальная система дыхания компенсаторно 

меняется таким образом, что легочная вентиляция устанавли-
вается на уровне, соответствующем энергозатратам на выпол-
няемую работу. Рассматривая роль дыхания и газообмена при 
мышечной деятельности, авторы монографии обращают особое 
внимание на тот факт, что легочная вентиляция является неотъ-
емлемой частью локомоторной сферы, открывающей дополни-
тельные 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 гипокси-
ческой устойчивости и физической работоспособности. Объясняется 
это тем, что гиповентиляционные тренировки снижают 
чувствительность рецепторов дыхательного центра к гипоксиче-
скому 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 показа-
тели газового гомеостаза (pH, рСO2 , рО2 ), продуктов углеводного 
обмена (лактат, пируват, глюкоза), а также кислотно-щелочного 
равновесия и буферных оснований (BE). Впервые с использова-
нием радиоиммунного метода исследовалась динамика содер-
жания гормонов и отдельных олигопептидов в плазме крови при 
различных режимах гиповентиляционных тренировок в соче-
тании с интенсивными физическими нагрузками.
В монографии представлен обширный фактический материал 
комп лексного обследования высококвалифицированных спортс-
менов-горнолыжников по практическому использованию соче-
танных гиповентиляционных тренировок на этапе предгорной 
подготовки как целенаправленного средства адаптации к горному 

климату во время тренировок и соревнований в условиях высо-
когорной гипоксии. Предполагалось, что предложенные соче-
танные гиповентиляционные тренировки повысят физиологиче-
скую устойчивость организма спортс менов к условиям гипоксии 
гор, а выполнение тренировочной и соревновательной работы 
в этих условиях станет более эффективным. Полученные резуль-
таты обследований дали возможность установить, что пред-
горные сочетанные гиповентиляционные тренировки горнолыж-
ников достоверно повысили работоспособность и адекватность 
ответных физиологических реакций на тренировочные и сорев-
новательные нагрузки в условиях пониженного барометриче-
ского и парциального давления кислорода при гипоксии горного 
климата. В очередном практическом эксперименте авторы моно-
графии предлагают рассмотреть полученные материалы иссле-
дований по использованию гиповентиляционных тренировок 
у высококвалифицированных спортс менов-легкоатлетов, специа-
лизирующихся в беге на средние дистанции (800 и 1500 метров). 
Анализируя вентиляторные и газообменные показатели при раз-
личных режимах гиповентиляционных тренировок, была выяв-
лена 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 гиповен-
тиляционных тренировок показало научно обоснованную возмож-
ность 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 формиро-
ванию новых вентиляторно-двигательных взаимоотношений 
в организме, обеспечивающих эффективную спортивную рабо-
тоспособность на новом научно обоснованном физиологическом 
уровне. Вместе с тем изложенные в монографии научно-практи-
ческие данные не исчерпывают физиологического многообразия 
гиповентиляционных влияний на дыхание и газообмен и, несо-
мненно, требуют дальнейших комп лексных исследований.
Предлагаемая читателям монография рассчитана на физио-
логов спорта, специалистов, занимающихся экстремальной физи-
ологией, 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 про-
цессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода, 
использование его для окисления органических веществ с высво-
бождением энергии и выделением углекислого газа в окружа-
ющую 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 необ-
ходима для деятельности живых клеток, органов, тканей и орга-
низма человека в целом.
На протяжении уже длительного времени проб лема регуляции 
дыхания традиционно разрабатывается в следующих основных 
направлениях: исследуются физиологические механизмы сохра-
нения 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 зако-
номерности вентиляции и газообмена в легких, характеризующие 
не только суммарные физиологические механизмы, но и каче-
ственные 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 уве-
личение вентиляции легких при физической деятельности, 
рецепторов, сигнализирующих в дыхательный центр об измене-
ниях 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 нально-
структурных закономерностей организации дыхательного центра, 
расшифровка известных в общем виде ответных реакций дыха-
тельного центра на нервные и произвольно гуморальные сти-
мулы (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 опе-
режающе 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