Клинико-физиологическое обоснование влияния физических тренировок на сердечно-сосудистую систему

11 Мая в 13:29 7035 0


Влияние физических упражнений на сердечно-сосудистую систему многогранно и тесно связано с изменениями функций дыхательной, нервной, эндокринной и двигательной систем. Изменения в организме под влиянием физических тренировок проходят фазы срочной и долговременной адаптации. При этом формируется так называемый «структурный след».

Характеристика

В процессе физических тренировок формируются механизмы, лежащие в основе адаптации, которые обеспечивают тренированному организму преимущества перед нетренированным. Они характеризуются тремя основными чертами: 1) тренированный организм может выполнять мышечную работу такой продолжительности и интенсивности, какую нетренированный выполнить не способен; 2) тренированный организм отличается более экономным функционированием физиологических систем в покое и при умеренных физических нагрузках, а также способностью достигать при максимальных нагрузках такого высокого уровня функционирования этих систем, какого нетренированный достигнуть не может; 3) у тренированного организма повышается резистентность к повреждающим воздействиям и неблагоприятным факторам.

На уровне системы кровообращения адаптация выражается, прежде всего, в развитии изменений в сердце, которые характеризуются увеличением числа митохондрий в кардиомиоцитах и массы мембран саркоплазматического ретикулума, повышением активности систем гликолиза и гликогенолиза, активности транспортных АТФаз. В миокарде возрастает число капилляров и емкость коронарного русла, увеличивается содержание миоглобина, адренергических нервных терминалей. Следствием структурных изменений миокарда является увеличение максимальной скорости сокращения и расслабления сердечной мышцы, увеличение максимальных величин ударного и минутного объемов и частоты сердечных сокращений.

Увеличение мощности и одновременно экономности функционирования аппарата кровообращения формируется параллельно с изменениями функции дыхательной системы. Благодаря совершенствованию силовых и сократительных способностей дыхательной мускулатуры увеличивается жизненная емкость легких (ЖЕЛ) и возрастает коэффициент утилизации кислорода. Вместе с увеличением максимальной вентиляции легких при физической работе и ростом массы митохондрий в скелетных мышцах достигается значительное увеличение аэробной мощности организма. Повышение способности дыхательного центра длительно поддерживать возбуждение на высоком уровне обеспечивает в тренированном организме возможность осуществлять в течение продолжительного времени максимальную вентиляцию при интенсивных физических нагрузках.

При формировании структурного следа изменяется аппарат нейрогормональной регуляции, в результате чего происходит перестройка двигательной реакции в ответ на изменение требований. Перестройка гормонального звена регуляции при тренированности приводит к повышению способности коры надпочечников синтезировать кортикостероиды и увеличению резервной мощности эндокринной функции поджелудочной железы. У тренированных людей снижается секреция инсулина, его концентрация в крови в покое и уменьшается инсулиновая реакция на введение глюкозы, на углеводную пищу и физическую нагрузку.

Данные изменения инсулинового обмена в тренированном организме связаны с повышением чувствительности к гормону скелетных мышц и других тканей, что обусловлено как ростом чувствительности инсулиновых рецепторов, так и увеличением эффективности пострецепторных внутриклеточных процессов, «запускаемых» инсулином, в том числе повышением активности инсулинозависимых ферментов.

Эти изменения играют важную роль в благоприятном действии тренированности на жировой обмен, а также в предупреждении ожирения и развития атеросклероза. Это происходит потому, что уменьшение секреции инсулина в ответ на углеводную пищу уменьшает стимуляцию в печени синтеза триглицеридов, особенно липопротеинов низкой плотности. Кроме того, эти изменения являются основой использования тренированности как средства предупреждения и лечения гиперинсулинемии, ожирения и диабета.

Структурные изменения в аппарате управления мышечной работой на уровне ЦНС создают возможности мобилизовать большое число моторных единиц при нагрузке. Они приводят к совершенствованию межмышечной координации, к повышению работоспособности мышц.

Увеличение силы и выносливости мышц, особенно нижних конечностей, способствует повышению функции экстракардиальных факторов кровообращения. К последним относят сократительную деятельность скелетных мышц, клапанный аппарат вен, присасывающую функцию грудной клетки, полостей сердца и крупных сосудов, изменение артериовенозной разницы по кислороду. Значительную роль в кровообращении играет также «внутримышечное сердце» — постоянное сокращение отдельных миофибрилл скелетных мышц, создающих вибрацию. Последняя передается на стенки сосудов. Следовательно, чем больше число и мощность функционирующих единиц имеет мышца, тем больше активизируется периферическое кровообращение.

Мышечная система активно и быстро реагирует на различные ситуации. Болевые, эмоциональные, температурные и другие воздействия вызывают ответные реакции миофасциальных структур. При заболеваниях сердечно-сосудистой системы патологические изменения в виде регионарных или очаговых гипертонусов выявляются в сегментарных и ассоциативных мышцах.

Устранение патологических изменений в миофасциальных структурах с помощью массажа, физических упражнений с участием этих мышц происходит посредством рефлекторных (моторно-висцеральных) механизмов, оказывающих корригирующее действие на состояние и функцию сердечно-сосудистой системы.



В процессе формирования адаптации к физическим нагрузкам формируются звенья физиологической защиты кровообращения, которые характеризуются, во-первых, повышением мощности антиоксидантных систем, лимитирующих стрессорные повреждения, в развитии которых существенное значение имеет активация перекисного окисления липидов; во-вторых, повышением резистентности организма к факторам, повреждающим сердце и систему кровообращения в целом; в-третьих, снижением потребности миокарда в кислороде при равных нагрузках у тренированных и нетренированных лиц.

В процессе адаптации увеличивается способность тканей извлекать кислород из крови за счет повышения концентрации миоглобина и мощности митохондриальной системы в скелетной мускулатуре Также повышается резистентность сердца и системы кровообращения к большим нагрузкам, гипоксии и ишемии вследствие меньшей мобилизации симпатико-адреналовой системы при физических нагрузках. Эти адаптивные изменения создают определенную физиологическую защиту организма от различных неблагоприятных воздействий.

Роль лечебной физкультуры в кровообращении

Значительная роль в физиологической защите системы кровообращения принадлежит увеличению мощности системы энергообеспечения миокарда, что в значительной степени способно предупреждать нарушения его метаболизма, депрессию сократительной функции и другие нарушения, обусловленные перегрузкой сердца. Креатинфосфатная система является одним из защитных механизмов работы сердца в стрессовых ситуациях (гипокинезия, гиподинамия, гипоксия, эмоциональные стрессы и др.). При ишемии сердца первой компенсаторно реагирует креатинфосфатная система.

Резкое снижение сократительной способности в начале ишемии миокарда является прямым следствием падения содержания в миокарде фосфокреатина и АТФ. Энергообеспечение пораженных участков переходит на анаэробный гликолиз. Последний при ишемии представляет собой единственный источник энергии, которая расходуется на поддержание трансмембранных градиентов электролитов и структурной целостности мембран.

Выносливость

Положительные адаптивные изменения, составляющие преимущества тренированного организма, развиваются, прежде всего, при аэробных нагрузках, т.е. при тренировках на выносливость. Выносливость — это способность человека достаточно долго выполнять тяжелую работу. Люди с более высоким уровнем выносливости способны выполнять больший максимальный объем работы, потратить большее количество энергии и использовать при этом больше кислорода, чем невыносливые. Поэтому выносливость определяется величиной максимального потребления кислорода организмом (МПК). У лиц с высокой выносливостью имеется большая величина МПК. В то же время субмаксимальную работу они выполняют с меньшей реакцией сердечно-сосудистой системы, с меньшим потреблением кислорода, т.е. более экономично.

Выносливость обеспечивается сложным взаимодействием практически всех систем организма. Так называемая «аэробная производительность» зависит от функционирования многих систем, обеспечивающих в организме транспорт кислорода. К ним относятся, прежде всего, сердечно-сосудистая и дыхательная системы. Важную роль играют также состояние мышечной ткани, активность в ней ферментных процессов, объем циркулирующей крови и ряд других факторов. Аэробная производительность является основным лимитирующим фактором при мышечной работе средней мощности и продолжительности. Для выработки выносливости, повышения аэробной производительности требуются определенный объем и интенсивность мышечных усилий. Это достигается вовлечением в работу большого количества мышц, что способствует повышению кислородного запроса и функционирования системы транспорта кислорода на высоком уровне.

Механизмы адаптации при аэробной тренировке:

• увеличение запасов эндогенов (гликогена и триацилглицеролов) в красных мышечных волокнах;
• повышение содержания ключевых ферментов;
• увеличение числа митохондрий;
• снижение активности ферментов анаэробного метаболизма в соответствии с повышением потенциала аэробных процессов.

Изменение кооперативных метаболических взаимоотношений между печенью и мышцами, между жировой тканью и мышцами состоит в увеличении запасов гликогенов и жиров, в повышении способности печени высвобождать глюкозу, а жировой ткани — жирные кислоты, в повышении способности мышц их удваивать и в ускорении доставки О2 и экскреции CО2 мышцами. При длительной интенсивной работе в белых мышечных волокнах вырабатывается лактат со скоростью, пропорциональной утилизации его красными волокнами.

Таким образом, структурные изменения в организме, развивающиеся в процессе адаптации к физическим нагрузкам, способны обеспечивать положительные лечебные и профилактические эффекты, предотвращающие развитие заболеваний сердечно-сосудистой системы. Регулярные адекватные физические тренировки оказывают положительные перекрестные влияния применительно к ишемическим и стрессорным повреждениям сердца.

В результате формирования структурного следа адаптации к физическим нагрузкам увеличивается васкуляризация сердца и, следовательно, улучшается коронарное кровообращение, повышается мощность систем энергообеспечения и ионного транспорта в миокарде, мощность сократительного аппарата сердечной мышцы. Формируются положительные изменения в противосвертывающей системе крови, эндокринной системе, различных обменных процессах, влияющих на развитие атеросклеротических изменений в сосудах сердца и мозга.

В.А. Епифанов, И.Н. Макарова
Похожие статьи
показать еще
 
Реабилитация и адаптация