Раздел 5. Адаптация систем организма к физическим нагрузкам

Тема 5.1. Физиологическое содержание адаптации. Адаптация срочная и долговременная. Теоретические предпосылки адаптации раскрыты в учении об общем адаптационном синдроме Селье – это комплекс неспецифических реакций организма на действие раздражителя, которые протекают в несколько стадий: тревоги, резистентности (сопротивления), истощения.

Для стадии тревоги характерна усиленная продукция гормонов системы гипоталамус – гипофиз – надпочечники. Под влиянием адренокортикотропного гормона быстро повышается образование кортизола в коре, а катехоламинов в мозговом веществе надпочечников и выход этих гормонов в кровь. Кортизол поддерживает повышенный уровень сахара и аминокислот в крови, что в условиях стресса чрезвычайно важно для деятельности мозга, сердца и тех органов, на которые выпадает большая нагрузка. Адаптивное значение стадии тревоги может рассматриваться с точки зрения опережающего отражения агрессивного влияния факторов внешней среды.

Физиологические механизмы долговременной адаптации аналогичны механизмам стадии резистентности. Данная стадия – собственно адаптация.

При тяжелой (стрессовой) физической нагрузке происходит резкое уменьшение резервов АТФ, вследствие чего отношение продуктов ее распада к оставшемуся количеству возрастает. Увеличение продуктов энергообмена АТФ активирует накопление энергии в макроэргах. При этом активируется биосинтез нуклеиновых кислот и белка, что является основой долговременной адаптации. В процессе долговременной адаптации растет масса и увеличивается мощность внутриклеточных систем транспорта кислорода, питательных и биологически активных веществ, завершается формирование доминирующих функциональных систем, наблюдаются специфические морфологические изменения во всех органах, ответственных за адаптацию.

Управляющие механизмы в ходе данной фазы скоординированы. Их проявления сведены к минимуму. Однако эта фаза требует напряженного управления, что и обусловливает невозможность ее бесконечного протекания.

Если сила повреждающего агента продолжает неуклонно нарастать, то наступает срыв адаптации. Функциональные резервы адаптации исчерпываются (стадия истощения). Эта стадия не является обязательной.

Тема 5.2. Структурные предпосылки адаптации костно-мышечного аппарата. Сила, действующая в продольном по отношению к костям направлении, приводит к увеличению поперечных размеров костей и утолщению их коркового слоя. Отмечены и гистологические изменения: в структуре и расположении костных блоков, в увеличении числа остеонов и др. Это способствует увеличению механической прочности костей.

Увеличиваются масса и объем скелетных мышц, особенно тех, которые испытывают силовые и статические напряжения – за счет увеличения числа миофибрилл, объема саркоплазмы и других структурных изменений.

Тема 5.3. Адаптация кровеносной системы к физическим нагрузкам. В системе крови в процессе развития тренированности к высокой физической активности мы можем наблюдать: 1. При нормальных относительных показателях содержания гемоглобина и эритроцитов увеличивается объем циркулирующей крови. 2. За счет увеличения объема крови увеличивается общее содержание гемоглобина и эритроцитов при сохранении физиологических параметров гематокрита и вязкости крови. 3. Активируется дыхательная функция крови. 4. Повышается интенсивность процессов разрушения и продукции эритроцитов. 5. Активируются свертывающая и антисвертывающая системы крови.

Тема 5.4. Адаптация сердечно-сосудистой системы к физическим нагрузкам. Высокие адаптационные возможности сердечно-сосудистой системы, реализующиеся при физических нагрузках, следует рассматривать как эволюционно приобретенные формы приспособительной реакции: 1. Сердце увеличивается в размерах за счет гипертрофии кардиомиоцитов левого и правого желудочков, увеличивается количество митохондрий. 2. В миокарде повышается концентрация миоглобина (это приводит к улучшению переноса О₂), полости сердца увеличиваются. 3. Плотность капилляров на единицу площади в сердце увеличивается. 4. Сократимость миокарда повышается благодаря положительному инотропному действию симпатических нервов. 5. Сердечный выброс повышается за счет учащения сердцебиений и увеличения ударного объема. 6. Возрастает возбудимость миокарда, изменяется биоэлектрическая активность сердца. 7. Тренированное, умеренно гипертрофированное сердце в условиях относительного физиологического покоя имеет пониженный обмен, умеренную брадикардию, сниженный минутный объем. Оно работает на 15–20 % экономнее, чем нетренированное. 8. При систематической мышечной работе в сердечной мышце снижается скорость гликолитических процессов: энергетические продукты расходуются более экономно. 9. Кровяное давление у человека при мышечной деятельности значительно увеличивается. При этом АД в работающих конечностях увеличивается в меньшей степени, чем в неработающих.

Тема 5.5. Адаптация дыхательной системы к физическим нагрузкам. Длительная тренировка с физическими нагрузками динамического характера приводит к повышению мощности и выносливости организма. Адаптивные изменения системы дыхания в условиях тренированности к высоким физическим нагрузкам: 1. Снижение частоты дыхательных актов. 2. Снижение минутного объема дыхания. 3. Увеличение дыхательных объемов и емкостей легких. 4. Увеличение максимальной вентиляции легких. 5. Повышение экономичности внешнего дыхания. 6. Увеличение мощности дыхательных мышц. 7. Увеличение подвижности грудной клетки и эластической тяги легких. 8. Увеличение диффузионной способности легких. 9. Увеличение кислородтранспортной функции сердечно-сосудистой системы. 10. Увеличение диффузионной способности тканей, особенно мышц. 11. Повышение кумуляции О₂ в мышечных клетках за счет повышения концентрации миоглобина в них. 12. Повышение уровня максимального потребления О₂. 13. Активация метаболических процессов.

Тема 5.6. Адаптивная роль системы гипоталамус – гипофиз – надпочечники. Роль щитовидной, поджелудочной желез в адаптации к физическим нагрузкам. В выработке адаптивных реакций ведущую роль играет кортиколиберин (гипоталамус). Под его влиянием освобождается адренокортикотропный гормон гипофиза (АКТГ), который вызывает мобилизацию надпочечников. Гормоны надпочечников способствуют формированию комплекса адаптивных реакций, направленных на повышение устойчивости клеток и тканей организма к действию физических нагрузок.

Степень адекватности сдвигов гормональной функции коры надпочечников связана с возрастом. У детей эти сдвиги носят менее адекватный и более выраженный характер. Стрессовые раздражители, соревновательные ситуации вызывают у детей и подростков более значительны, чем у взрослых, сдвиги.

Внутрисекреторная функция половых желез стимулируется адекватными для детей и подростков физическими нагрузками. Большие нагрузки истощающего характера приводят к угнетению продукции половых гормонов, задерживают половое созревание. Интенсивные физические нагрузки в пубертатном периоде могут привести к усилению андрогенной инкреторной функции как у мальчиков, так и у девочек. Последствия этого – маскулинизация девочек-подростков.

Кратковременная мышечная работа сопровождается мобилизацией инкреторной функции поджелудочной железы. Содержание инсулина в крови при этом увеличивается. Длительные истощающие нагрузки вызывают уменьшение продукции инсулина. Вследствие этого организм переключается на новые источники получения энергии: мобилизуются процессы окисления жиров. Поджелудочная железа находится под сложным контролем со стороны системы гипоталамус – гипофиз – надпочечники. Перенапряжение функции мозгового слоя надпочечников ослабляет функцию ее инкреторного аппарата.

Адаптация к физическим нагрузкам в значительной мере зависит от гормональной активности щитовидной железы. Повышение продукции Т4 и Т3 приводит к усилению энергетических затрат на выполнение мышечной работы. Резко возрастает при этом возможность переутомления и перетренировки. В то же время повышенная активность щитовидной железы у спортсменов в состоянии покоя способствует ускорению пластических процессов.