ЛЕКЦИЯ 4
АДАПТАЦИЯ СИСТЕМЫ КРОВИ
К ФИЗИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ
ПЛАН ЛЕКЦИИ
Срочная адаптация системы крови и гомеостаза к мышечной деятельности.
Приспособительные изменения в системе крови при выполнении аэробных нагрузок.
Приспособительные реакции системы крови в условиях анаэробных нагрузок.
СРОЧНАЯ АДАПТАЦИЯ СИСТЕМЫ КРОВИ
И ГОМЕОСТАЗА К МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Адаптация – это многоуровневый и полифункциональный процесс приспособления организма и его жизнеобеспечивающих функциональных систем, включая гомеостатическое постоянство крови, к изменяющимся условиям жизнедеятельности организма при выполнении физических нагрузок различной координационной сложности, интенсивности, объёма и длительности в сочетании с различными условиями тренировочной и соревновательной среды.
Адаптация сопровождается:
Мобилизацией функциональных, энергетических и пластических резервов организма человека,
Изменениями постоянства параметров и состава крови в связи с усилением обменных, метаболических процессов в работающих мышцах, миокарде, нервных центрах мозга и ВНС, внутренних органах.
Эффективность адаптивной изменчивости системы крови зависит от:
Особенностей индивидуальной конституции, реактивности ВНС;
Актуального психосоматического статуса индивидуума, сбалансированности и согласованности состояний психики, эмоций, вегетативных и соматических функций;
Возрастных и половых особенностей и состояния физического развития;
Генотипа и фенотипа реактивности нейро-эндокринной системы регуляции метаболизма и функций, удовлетворяющих потребности организма;
Резервных возможностей системы крови;
Состояния гуморального иммунитета;
Степени тренированности в зоне специальных нагрузок.
Поддержание жизнедеятельности и энергетического обеспечения работы мышц требует включения механизмов, оптимизирующих гомеостаз по параметрам состава внутренней жидкой среды (крови, лимфы, плазмы, ликвора, слюны, спермы), благодаря которым достигается эффективность биохимических реакций, требуемая активность ферментов и полноценный энергетический обмен.
В адаптивных процессах внутренних жидких сред и крови участвуют функциональные системы гомеостатического уровня, поддерживающие постоянство:
<> объёма и состава циркулирующей крови,
<> соотношения форменных элементов и плазмы,
<> содержания газов,
<> концентрации глюкозы,
<> баланса щелочей и кислот,
<> содержания белков и микроэлементов,
<> баланса натрия и калия,
<> баланса между свободными радикалами и антиоксидантами, <> соотношения и концентрации гормонов,
<> содержания биологически активных веществ,
<> температуры крови и термодинамики жидких сред.
Различают:
Срочную Адаптацию в виде текущих приспособительных изменений активности организма, функциональных систем и регуляторов гомеостаза, развёртывающихся непосредственно в процессе выполнения физической нагрузки в условиях спортивной или оздоровительной тренировки или соревнования.
Долговременную адаптацию организма в виде формирования комплекса структурных, функциональных и метаболических изменений организма при длительной, систематической тренировке. Оценивается приобретёнными психофизиологическими признаками и результатами тестирования, которые указывают на достоверный прирост специальной физической работоспособности отдельных спортсменов данной специализации. Для каждой спортивной специализации эти морфофункциональные признаки специфичны, но обратимы при завершении систематических тренировок.
Физиологические следствия и развитие адаптивных реакций организма, вегетативных систем и жидких сред зависят от следующих особенностей энергетического обеспечения двух типов нагрузок:
аэробные нагрузки – длительные нагрузки умеренной и большой интенсивности, развивающие общую и специальную выносливость, – обеспечиваются механизмами аэробного (окислительного) ресинтеза АТФ в митохондриях мышечных клеток, миокарда и в мозге, что требует повышенных затрат кислорода для окисления глюкозы крови и липидов в процессах аэробной энергопродуции.
анаэробные нагрузки – кратковременные, интенсивные, скоростно-силовые, «взрывные», развивающие силу, скоростные качества, скоростно-силовую выносливость, – обеспечиваются энергией расщепления фосфагенов (АТФ и креатинфосфата) и мышечного гликогена и последующими механизмами восстановления универсального биохимического источника – молекул АТФ анаэробным (безкислородным) способом, но сопровождаются выходом в кровь метаболитов гликолиза – пирувата и лактата.
2. ПРИСПОСОБИТЕЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В СИСТЕМЕ
КРОВИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ АЭРОБНЫХ НАГРУЗОК
Следствия длительных аэробных нагрузок:
· При достижении заданной аэробной мощности работы à нарастание потребления кислорода работающими мышцами и миокардом à повышение О2 и метаболического запроса тканей в связи с усилением окислительного ресинтеза АТФ в митохондриях;
· повышение запроса к объёму циркулирующей крови (О Ц К) для удовлетворения потребностей скелетных мышц, дыхательных мышц, миокарда и мозга в утилизации О2, глюкозы и эфирных компонентов жизненной энергии;
· диффузия СО2 из межклеточной среды в венозную кровь и из артериальной крови в мышечные клетки à изменение газового баланса крови по О2/СО2;
· изменения гормонального баланса крови, повышение концентрации в крови адреналина, кортикостероидов, тироксина – регуляторов углеводного и липидного обмена и окислительной активности тканей;
· рабочая гипертермия à повышение температуры крови в результате усиления окислительной теплопродукции в мышцах;
· дегидратация à нарушение водно-солевого баланса крови при потере с потом воды и солей (натрия/хлора);
· нарушение реологических свойств крови: повышение ее вязкости, снижение текучести, повышение вязкого трения, замедление скорости переноса массы крови, газов и жизненной энергии;
· истощение углеводных резервов крови и печени, рабочая гипогликемия;
· накопление в крови свободных радикалов и недоокисленных продуктов метаболизма углеводов и липидов;
· снижение физической работоспособности и включение автоматических механизмов В Н С и нейро-эндокринной регуляции для коррекции гомеостаза крови в соответствии с требованиями к поддержанию заданных параметров нагрузки и возможностями функциональных резервов организма спортсмена.
механизмы адаптивной регуляции
системы крови при аэробных нагрузках:
· интероцепция гомеостатических сдвигов крови à стимуляция гипоталамуса à запуск хеморецептивных сосудо-двигательных реакций cосудодвигательным центром продолговатого мозга à симпатическая коррекция тонуса и просвета сосудов;
· избирательное расширение сосудов (вазодилятация) в работающих мышцах и сужение сосудов (вазоконстрикция) во внутренних органах и коже à перераспределение объёма крови к активным мышцам;
· рефлекторное сужение вен, увеличение О Ц К за счёт венозного резерва кровотока и освобождения венозных синусов лёгких и органов брюшной полости;
· вымывание из красного костного мозга молодых эритроцитов при усилении кровотока à увеличение эритрона, объёма циркулирующих эритроцитов (О Ц Э), О Ц К и скорости переноса массы крови и субстратов метаболизма;
· включение гипоталамических механизмов терморегуляции крови и усиление отдачи тепла с выделением пота;
· включение функциональной системы, оптимизирующей уровень глюкозы в крови и тканевой метаболизм;
· мобилизация антиоксидантной системы крови и буферирование свободных радикалов кислорода, ограничение развития оксидативного стресса и поддержание клеточной активности.
Все автоматические процессы адаптации организма и системы крови должны быть дополнены сознательной коррекцией индивидуального рациона питания, адекватного ожидаемым затратам энергетических и пластических резервов организма и сопутствующим сдвигам гомеостаза в связи с накоплением в крови лактата и углекислоты.
ЗНАЧЕНИЕ КИСЛОРОДНЫХ РЕЗЕРВОВ КРОВИ
ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ АДАПТАЦИИ
Кислородные резервы крови зависят от Общего Объёма Крови (ООК) в организме конкретного индивида, объёма эритрона – общего резерва эритроцитарной массы, включающей зрелые формы в циркулирующей крови и молодые формы в красном костном мозге.
Эритрон содержит в своих структурах весь резерв гемоглобина (Нв), обладающего химическим сродством к кислороду и образующего обратимую химическую связь – оксигемоглобин (НвО2) для транспортировки О2 И ЖИЗНЕННОЙ ПРАНЫ к мышцам, миокарду и мозгу.
Как отмечено выше, выход в кровяное русло молодых эритроцитов из красного костного мозга увеличивает ОЦК и кислородную ёмкость крови (К Е К), т.к. молодые эритроциты связывают и переносят максимальное количество О2. Следовательно, по мере увеличения ОЦК всё больше О2 И ЖИЗНЕННЫХ ЭФИРОВ доставляется к мышечной ткани, повышая её сократительную активность и аэробную выносливость.
Изменение (увеличение) ОЦК по отношению к общему объёму крови у данного индивидуума (ООК) происходит за счет резерва мобильных эритроцитов и резерва плазмы
(О Ц П), участвующих в гемоциркуляции.
Их соотношение оценивается показателем «гематокрита» [Hct], прямо пропорционального количеству эритроцитов, преобладающих среди 45% форменных элементов и обратно пропорционального 55% объёма плазмы в норме.
| Hct = | О Ц Э (эритроцитов)
 = 41–44%
О Ц П (плазмы)
|
Кислородная ёмкость крови (КЕК) связана со структурными свойствами эритроцитов, ядерная часть которых на 95% заполнена молекулами гемоглобина (Нв) – массой порядка 340 миллионов молекул, которые включают в свою формулу:
· бесцветный белок глобин,
· 4 молекулы красного дыхательного пигмента – гема,
· ион двухвалентного железа, ковалентно и обратимо связывающий одну молекулу О2.
Гемоглобин – уникальный, стабильный кристаллический комплекс без истинного окисления гемового железа. Его содержание в эритроцитах характеризует генетически заданную величину.
Присоединение О2 к Нв – оксигенация – повышает способность к связыванию дополнительных молекул О2, т.е. степень кислородного насыщения эритроцита.
В соединении с НвО2 переносится 94% кислорода крови.
Изменение состава внутренней среды и накопление в ней метаболитов – лактата, водородных ионов, углекислоты, органического фосфата – влияет на оксигенацию или насыщение крови кислородом.
Характеристика КЕК зависит от содержания гемоглобина в индивидуальной формуле состава крови, ей придаётся прогностическое и диагностическое значение как показателю здорового физического статуса человека.
ОПРЕДЕЛИТЕ ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ К Е К!
1 г НВ способен связать до 1,36 мл О2
В норме: у мужчин ~ 158 г гем./л крови; у женщин ~ 140 г гем./л; у новорожденного – до 200 г/л
К Е К = ОЦК [ООК] х НВ х 1,36 мл
В среднем – у мужчин КЕК ~ 20 мл/ 100 мл крови, у женщин ~ 18 мл/100 мл.
Если принять общий объём крови (ООК) порядка 4 – 6 л, то
КЕК – кислородное насыщение крови в условиях относительного покоя составит примерно от 0, 8 до 1,2 л кислорода, что естественно не может обеспечить актуальный запрос большой массы работающих мышц на протяжении длительной нагрузки без использования системных механизмов адаптации.
3. ПРИСПОСОБИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ В СИСТЕМЕ
КРОВИ В УСЛОВИЯХ АНАЭРОБНЫХ НАГРУЗОК
СЛЕДСТВИЯ: Интенсивные анаэробные нагрузки максимальной или субмаксимальной мощности стимулируют развёртывание фосфагенных и гликолитических механизмов анаэробной энергопродукции, что приводит к следующим изменениям внутриклеточного гомеостаза и крови:
<> увеличивается концентрации продуктов гликолиза – пирувата и лактата в плазме клеток и крови;
<> увеличивается концентрация водородных ионов, снижается водородный показатель крови рН в сторону ацидоза à нарушается кислотно-щелочный баланс: повышается концентрация (+) водородных ионов Н в сравнении с (–) гидроксильными ОН;
<> снижается активность гликолитических ферментов в кислой среде, замедляется ресинтез КФ и АТФ и освобождение энергии в мышцах à падает скорость и мощность работы;
<> параллельно увеличивается концентрация продуктов деструкции мышечных белков и ферментов – метаболических аутоантигенов, засоряющих кровь;
<> изменяется гормональный баланс крови à увеличивается концентрация кортикостероидов, адреналина, инсулина для обеспечения и ускорения углеводного обмена, текущего восстановления клеточного резерва фосфагенов (АТФ, креатинфосфата).
