Механизмы изменения деятельности сердца при физической нагрузке. Работа сердца при физической нагрузке. "Влияние физической нагрузки на сердце человека"

Вопрос 1 Фазы сердечного цикла и их изменения при физической нагрузке. 3

Вопрос 2 Моторика и секреция толстого кишечника. Всасывание в толстом кишечнике, влияние мышечной работы на процессы пищеварения. 7

Вопрос 3 Понятие о дыхательном центре. Механизмы регуляции дыхания. 9

Вопрос 4 Возрастные особенности развития двигательного аппарата у детей и подростков 11

Список использованной литературы.. 13

Вопрос 1 Фазы сердечного цикла и их изменения при физической нагрузке

В сосудистой системе кровь движется благодаря градиенту давления: от высокого к более низкому. Давление крови определяется силой, с которой кровь, находящаяся в сосуде (полости сердца), давит во все стороны, в том числе и на стенки этого сосуда. Желудочки являются той структурой, которая и создает указанный градиент.

Циклически повторяемая смена состояний расслабления (диастолы) и сокращения (систолы) сердца именуется сердечным циклом. При частоте сокращений сердца 75 в минуту продолжительность всего цикла составляет около 0,8 с.

Сердечный цикл рассматривать удобнее, начиная с конца общей диастолы предсердий и желудочков. При этом отделы сердца находятся в следующем состоянии: полулунные клапаны закрыты, а атриовентрикулярные - открыты. Кровь из вен поступает свободно и полностью заполняет полости предсердий и желудочков. Давление крови в них так же, как и в близлежащих венах, около 0 мм рт. ст.

Возбуждение, зародившееся в синусном узле, в первую очередь поступает к миокарду предсердий, так как передача его желудочкам в верхней части атриовентрикулярного узла задерживается. Поэтому вначале происходит систола предсердий (0,1 с). При этом сокращение мышечных волокон, расположенных вокруг устьев вен, перекрывает их. Образуется замкнутая атриовентрикулярная полость. При сокращении миокарда предсердий давление в них повышается до 3-8 мм рт. ст. В результате часть крови из предсердий через открытые атриовентрикулярные отверстия переходит в желудочки, доводя объем крови в них до 110- 140 мл (конечно-диастолический объем желудочков - КДО). При этом за счет поступившей дополнительной порции крови полость желудочков несколько растягивается, что особенно выражено в продольном направлении их. После этого начинается систола желудочков, а у предсердий - диастола.

После атриовентрикулярной задержки (около 0,1 с) возбуждение по волокнам проводящей системы распространяется на кардиомиоциты желудочков, и начинается систола желудочков, продолжающаяся около 0,33 с. Систолу желудочков подразделяют на два периода, а каждый из них - на фазы.

Первый период - период напряжения - продолжается до тех пор, пока не откроются полулунные клапаны. Для их открытия давление крови в желудочках необходимо поднять до уровня, большего, чем в соответствующих артериальных стволах. При этом давление, которое регистрируется в конце диастолы желудочков и именуется диастолическим давлением, в аорте составляет около 70-80 мм рт. ст., а в легочной артерии - 10-15 мм рт. ст. Период напряжения продолжается около 0,08 с.

Начинается он с фазы асинхронного сокращения (0,05 с), так как не все волокна желудочков начинают сокращаться одновременно. Первыми сокращаются кардиомиоциты, находящиеся вблизи волокон проводящей системы. Затем следует фаза изометрического сокращения (0,03 с), которая характеризуется вовлечением в сокращение всего миокарда желудочков.

Начало сокращения желудочков приводит к тому, что при еще закрытых полулунных клапанах кровь устремляется в область наименьшего давления - обратно в сторону предсердий. Находящиеся на ее пути атриовентрикулярные клапаны током крови захлопываются. От вывихивания в предсердия их удерживают сухожильные нити, а сокращающиеся папиллярные мышцы создают еще больший упор. В результате на какое-то время возникают замкнутые полости желудочков. И пока сокращение желудочков не поднимет давление крови в них выше уровня, необходимого для открытия полулунных клапанов, существенного укорочения длины волокон не происходит. Повышается лишь их внутреннее напряжение.

Второй период - период изгнания крови - начинается с открытия клапанов аорты и легочной артерии. Он длится 0,25 с и состоит из фаз быстрого (0,1 с) и медленного (0,13 с) изгнания крови. Аортальные клапаны от­крываются при давлении около 80 мм рт. ст., а легочные- 10 мм рт. ст. Относительно узкие отверстия артерий не в состоянии сразу пропустить весь объем выбрасываемой крови (70 мл), и поэтому развивающееся со­кращение миокарда приводит к дальнейшему увеличению давления крови в желудочках. В левом оно повышается до 120-130 мм рт. ст., а в правом - до 20-25 мм рт. ст. Создающийся высокий градиент давления между желудочком и аортой (легочной артерией) способствует быстрому выбрасыванию части крови в сосуд.

Однако сравнительно небольшая пропускная способность сосудов, в которых и до этого была кровь, приводит к их переполнению. Теперь давление растет уже в сосудах. Градиент давления между желудочками и сосудами постепенно уменьшается, по мере чего скорость изгнания крови замедляется.

В связи с более низким диастолическим давлением в легочной артерии, открытие клапанов и изгнание крови из правого желудочка начинаются несколько раньше, чем из левого. А более низкий градиент приводит к тому, что изгнание крови заканчивается несколько позже. Поэтому систола правого желудочка на 10-30 мс продолжительнее систолы левого.

Наконец, когда давление в сосудах повышается до уровня давления в полости желудочков, изгнание крови заканчивается. К этому времени сокращение желудочков прекращается. Начинается их диастола, продолжающаяся около 0,47 с. Обычно к концу систолы в желудочках остается еще около 40-60 мл крови (конечно-систолический объем - КСО). Прекращение изгнания приводит к тому, что находящаяся в сосудах кровь обратным током захлопывает полулунные клапаны. Это состояние именуется протодиастолическим интервалом (0,04 с). Затем происходит спад напряжения - изометрический период расслабления (0,08 с).

К этому времени предсердия уже полностью заполнены кровью. Диастола предсердий продолжается около 0,7 с. Наполняются предсердия главным образом пассивно притекающей по венам кровью. Но можно выделить и «активный» компонент, проявляющийся в связи с частичным совпадением их диастолы с систолой желудочков. При сокращении последних плоскость атриовентрикулярной перегородки смещается в направлении к верхушке сердца, что создает присасывающий эффект.

Когда напряжение стенки желудочков спадает и давление в них падает до 0, атриовентрикулярные клапаны током крови открываются. Кровь, заполняющая желудочки, постепенно расправляет их. Период наполнения желудочков кровью можно разделить на фазы быстрого и медленного наполнения. Перед началом нового цикла (систолы предсердий) желудочки, как и предсердия, успевают полностью заполниться кровью. Поэтому за счет поступления крови при систоле предсердий внутрижелудочковый объем увеличивается примерно на 20-30%. Но этот вклад существенно возрастает при интенсификации работы сердца, когда укорачивается общая диастола, и кровь не успевает в достаточной степени заполнить желудочки.

При физической работе активируется деятельность сердечно-сосудистой системы и, таким образом, более полно удовлетворяется увеличенная потребность работающих мышц в кислороде, а образующееся тепло с током крови отводится от работающей мышцы в те участки организма, где про­исходит его отдача. Через 3-6 мин после начала легкой работы возникает стационарное (устойчивое) повышение частоты сердечных сокращений, которое обусловлено иррадиацией возбуждения из моторной зоны коры на сердечно-сосудистый центр продолговатого мозга и поступлением активирующих импульсов к этому центру от хеморецепторов работающих мышц. Активация мышечного аппарата усиливает кровоснабжение в работающих мышцах, которое достигает максимума уже через 60-90 с после начала работы. При легкой работе формируется соответствие между кровотоком и метаболическими потребностями мышцы. По ходу легкой динамической работы начинает доминировать аэробный путь ресинтеза АТФ с использованием в качестве энергетических субстратов глюкозы, жирных кислот и глицерина. При тяжелой динамической работе частота сердечных сокращений увеличивается до максимума по мере развития утомления. Кровоток в работающих мышцах возрастает в 20-40 раз. Однако доставка к мышцам О 3 отстает от потребностей мышечного метаболизма, и часть энергии образуется за счет анаэробных процессов.

Вопрос 2 Моторика и секреция толстого кишечника. Всасывание в толстом кишечнике, влияние мышечной работы на процессы пищеварения

Двигательная активность толстого кишечника имеет особенности, которые обеспечивают накопление химуса, его сгущение за счет всасывания воды, формирование каловых масс и их удаление из организма во время дефекации.

О временных характеристиках процесса передвижения содержимого по отделам желудочно-кишечного тракта судят по перемещению рентгено-контрастного вещества (например, сернокислого бария). После приема оно начинает поступать в слепую кишку через 3-3,5 ч. В течение 24 ч происходит заполнение толстой кишки, которая освобождается от контрастной массы через 48-72 ч.

Начальным отделам толстой кишки свойственны очень медленные малые маятникообразные сокращения. С их помощью осуществляется перемешивание химуса, что ускоряет всасывание воды. В поперечной ободочной и сигмовидной кишке наблюдаются большие маятникообразные сокращения, вызванные возбуждением большого количества продольных и циркулярных мышечных пучков. Медленное перемещение содержимого толстой кишки в дистальном направлении осуществляется благодаря редким перистальтическим волнам. Задержке химуса в толстой кишке способствуют антиперистальтические сокращения, которые перемещают содержимое в ретроградном направлении и тем самым способствуют всасыванию воды. Сгущенный обезвоженный химус накапливается в дистальном отделе толстой кишки. Этот участок кишки отделяется от вышележащего, заполненного жидким химусом, перетяжкой, вызванной сокращением циркулярных мышечных волокон, что является выражением сегментации.

При заполнении поперечной ободочной кишки сгущенным плотным содержимым усиливается раздражение механорецепторов ее слизистой оболочки на значительной площади, что способствует возникновению мощных рефлекторных пропульсивных сокращений, перемещающих боль­шой объем содержимого в сигмовидную и прямую кишку. Поэтому подоб­ного рода сокращения называются масс-сокращениями. Прием пищи ус­коряет возникновение пропульсивных сокращений за счет осуществления желудочно-ободочного рефлекса.

Перечисленные фазные сокращения толстой кишки осуществляются на фоне тонических сокращений, которые в норме продолжаются от 15 с от 5 мин.

В основе моторики толстой кишки, как и тонкой, лежит способность мембраны гладкомышечных элементов к спонтанной деполяризации. Характер же сокращений и их координация зависят от влияний эфферентных нейронов интраорганной нервной системы и вегетативного отдела ЦНС.

Всасывание питательных веществ в толстой кишке в нормальных физиологических условиях незначительно, так как большая часть питательных веществ уже всосалась в тонкой кишке. Велики размеры всасывания в толстой кишке воды, что имеет существенное значение в формировании кала.

В толстой кишке в небольших количествах могут всасываться глюкоза, аминокислоты и некоторые другие легко всасываемые вещества.

Сокоотделение в толстом кишечнике является в основном реакцией в ответ на местное механическое раздражение слизистой оболочки химусом. Сок толстой кишки состоит из плотной и жидкой компонент. Плотная компонента включает в себя слизистые комочки, состоящие из слущенных эпителиоцитов, лимфоидных клеток и слизи. Жидкая компонента имеет рН 8,5-9,0. Ферменты сока содержатся в основном в слущенных эпителиоцитах, при распаде которых их ферменты (пентидазы, амилаза, липаза, нуклеаза, катепсины, щелочная фосфатаза) поступают в жидкую компоненту. Содержание ферментов в соке толстой кишки и их активность значительно ниже, чем в соке тонкого кишечника. Но имеющихся ферментов достаточно для завершения гидролиза в проксимальных отделах толстой кишки остатков непереваренных пищевых веществ.

Регуляция сокоотделения слизистой оболочки толстого кишечника осуществляется в основном за счет энтеральных местных нервных механизмов.

Похожая информация.

В покое минутный объем сердца колеблется в пределах 3,5-5,5 л, при мышечной работе он достигает 30-40 л. Между величиной минутного объема сердца, мощностью мышечной работы и потреблением кислорода существует линейная зависимость, однако только в том случае, когда имеется устойчивое состояние потребления кислорода. Это видно из данных, приведенных в табл. 8.

Увеличение минутного объема сердца происходит за счет учащения сокращений и увеличения ударного (систолического) объема сердца. Систолический объем сердца в покое колеблется в пределах 60-80 мл; при работе же он может увеличиваться вдвое и более, что зависит от функционального состояния сердца, условий наполнения его кровью, тренировки. У хорошо тренированного человека систолический объем может при умеренной частоте пульса достигать высоких величин (до 200 мл).

Устанавливающийся в связи с работой новый уровень деятельности сердечно-сосудистой системы обеспечивается в основном благодаря нервным и в меньшей мере гуморальным влияниям. При этом образование условнорефлекторных связей способствует установлению этого нового уровня еще до начала работы. Во время работы происходят дальнейшие изменения деятельности сердечно-сосудистой системы.

Поступление крови в сердце обусловливается венозным притоком и длительностью диастолы. Венозный приток при работе увеличивается. Рефлекторно воздействием на проприорецепторы вызывается расширение сосудов мышц и поверхностных сосудов и одновременно сужение внутренних сосудов - «чревный рефлекс». Кровь из мышц перегоняется в вены и сердце, причем скорость движения крови пропорциональна количеству мышечных движений (действие «мышечного насоса»), Такое же действие оказывает перемещение диафрагмы.

Длительность диастолы во время работы укорачивается. Механизм укорочения рефлекторный - через барорецепторы в устьях полых вен и проприоцепторы работающих мышц. Общий результат - учащение сердечных сокращений.

Оптимальные условия для работы сердца создаются тогда, когда скорость диастолического наполнения и длительность диастолы соответствуют друг другу. При недостаточном или избыточном кровенаполнении сердце вынуждено работать за счет учащения сокращений.

Эффективность деятельности сердца зависит не только от его функционального состояния, мощности мускулатуры, состояния питания, нервной регуляции, но и от способности развивать силу сокращения в зависимости от диастолического наполнения. Величина ударного объема, таким образом, пропорциональна величине венозного притока.

Ритм сердечной деятельности можно определить по частоте пульса. Для характеристики мышечной работы учитывается как частота пульса во время работы, так и скорость восстановления его после работы. Обе эти функции зависят от интенсивности и длительности работы. Для работы умеренной тяжести характерна более или менее постоянная частота пульса; при тяжелой работе наблюдается непрерывный рост ее. Скорость восстановления частоты пульса зависит от интенсивности работы (табл. 9).

У тренированного человека частота пульса при прочих равных условиях всегда меньше, чем у нетренированного. От состояния сердечно-сосудистой системы зависит кровоснабжение работающих органов. Регуляция сосудистой системы условно-безусловнорефлекторная и местная гуморальная. При этом особую роль в сосудистой регуляции играют продукты обмена (гистамин, адениловая кислота, ацетилхолин), особенно гистамин, сильно расширяющий мелкие сосуды. Большая роль в регуляции сосудов принадлежит продуктам желез внутренней секреции- адреналину, суживающему сосуды внутренних органов, и вазопрессину (гормон мозгового придатка), действующему на артериолы и капилляры. Гуморальная регуляция может осуществляться непосредственно действием на мышечную стенку сосудов и рефлекторно через интерорецепторы.

Нервная регуляция сосудистой системы весьма чувствительна, и этим объясняется большая подвижность кровоснабжения органов. Благодаря условно-безусловнорефлекторному и гуморальному механизмам во время работы происходит перераспределение крови из внутренних органов к работающим мышцам и одновременно увеличивается объем сосудистого ложа капилляров (табл. 10).

Как видно из табл. 10, во время работы значительно увеличивается число раскрытых капилляров, их поперечник и емкость. При этом следует отметить недифференцированность реакции сосудов (особенность центрально-нервной регуляции). Так, например, при работе одной рукой сопутствующая сосудистая реакция распространяется на все конечности.

Большое значение для оценки функционального состояния организма во время работы имеет кровяное давление, на которое влияют три фактора: величина опорожнения сердца, интенсивность чревного рефлекса и тонус сосудов.

Систолическое (максимальное) давление является показателем энергии, затрачиваемой сердцем, и связано с объемом систолы; в то же время оно характеризует реакцию сосудистых стенок на давление волны крови. Повышение систолического кровяного давления во время работы - показатель усиленной деятельности сердца.

Диастолическое (минимальное) давление является показателем сосудистого тонуса, степени расширения сосудов и зависит от сосудодвигательного механизма. При работе минимальное давление изменяется мало. Снижение его свидетельствует о расширении сосудистого ложа и уменьшении периферического сопротивления продвижению крови.

Вследствие повышения при работе максимального давления повышается пульсовое давление, которое характеризует объем кровоснабжения работающих органов.

Минутный объем, частота пульса и кровяное давление приходят к исходному уровню после работы значительно позднее, чем другие функции. Нередко показатели минутного объема, пульса и кровяного давления в некоторые отрезки восстановительного периода ниже, чем исходные, что свидетельствует о незавершенном еще процессе восстановления (табл. 11).

Таблица 11. Пульс, кровяное давление и минутный объем сердца после нагрузки

мин	Частота пульса а минуту	Артериальное давление, мм рт. ст.		Пульсовое давление, мм рт. ст.	Минутный объем крови, мл
		максимальное	минимальное
До нагрузки
После нагрузки
1-я	110	145	40	105	12 486,1
2-я	80	126	52	74	6 651,2
3-я	67	112	58	54	4 256,6
4-я	61	108	60	48	8 485,5
5-я	63	106	62	44	3 299,9
5-я	65	98	64	34	2 728,11
7-я	70	102	60	42	3 629,5
8-я	72	108	62	46	3 896,5
9-я	72	108	62	48	4 114,1ё

Объем потребления мышцей кислорода варьирует в зависимости от типа волокон. В медленных волокнах способность митохондрий извлекать кислород из крови примерно в 3-5 раз выше по сравнению с быстрыми волокнами.

Минутный объем сердца - наиболее важ ный фактор, определяющий МПК. Во время тренировки на выносливость минутный объем сердца может увеличиться на 20%. Это является основной причиной изменений МПК, происходящих в результате тренировки, так как разница в (а~в)0 2 между выносливыми спортсменами и людьми, ведущими сидячий образ жизни, невелика.

Несмотря на то, что высокий уровень МПК важен для выносливости, это не единственное условие успеха. Другие факторы спортивного успеха - способность продолжать тренироваться при высоком уровне потребления 0 2 , скорость и способность к удалению молочной кислоты.

4. РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ

Во время физической нагрузки извлечение 0 2 из крови увеличивается втрое, что сопровождается 30-кратным или даже большим увеличением кровотока. Таким образом, во время физической нагрузки скорость метаболизма в мышцах может повыситься в целых 100 раз.

4.1. Повышение альвеолярно-капиллярного градиента Р0 2 , кровоток и удаление С0 2

Во время физической нагрузки увеличивается количество 0 2 , поступающего в кровь в легких. Р0 2 крови, попадающей в легочные капилляры, падает с 5,3 до 3,3 кПа (с 40 до 25 мм рт. ст.) или меньше, вследствие чего альвео-лярно-капиллярный градиент Р0 2 увеличивается, и больше 0 2 попадает в кровь. Минутный объем кровотока также увеличивается с 5,5 л/мин до 20~35 л/мин. Поэтому общее количество 0 2 , поступающего в кровь, увеличивается с 250 мл/мин в состоянии покое до значений, достигающих 4000 мл/мин. Увеличивается также количество С0 2 , удаленного из каждой единицы крови.

Рост потребления 0 2 пропорционален нагрузке вплоть до максимального уровня. При увеличении нагрузки наступает момент, когда в крови начинает повышаться уровень молочной кислоты (лактатный порог). Когда аэробный ресинтез запасов энергии не поспевает за их использованием, образование молочной кислоты в мышцах возрастает, и возникает кислородная задолженность. На практике анаэробный порог достигается, когда уровень молочной кислоты в крови превышает 4 ммоль/л. Анаэробный порог можно изучать по изменению параметров дыхания и с помощью электромиографического исследования, при этом нет необходимости брать образцы крови для анализа, причиняющие некоторую боль.

4.2. Изменения дыхательного коэффициента (ДК) во время физической нагрузки

Дыхательный коэффициент (ДК) представляет собой отношение объема произведенного С0 2 к объему 0 2 , потребленного в единицу времени. В состоянии покоя он может составлять, например, 0,8. Когда преобладает метаболизм глюкозы, он равен 1. У людей, находящихся в плохой физической форме, метаболизм глюкозы преобладает над метаболизмом жиров уже при низком уровне нагрузки. У тренированных, выносливых спортсменов способность использовать жирные кислоты для производства энергии сохраняется и при высоком уровне нагрузки. Во время физической нагрузки ДК повышается; его значение, возможно, даже достигает 1,5-2,0 из-за дополнительного С0 2 , образовавшегося при буферизации молочной кислоты во время активной физической нагрузки. Во время компенсации кислородной задолженности после физической нагрузки ДК падает до 0,5 или ниже.

4.3. Контроль вентиляции во время физической нагрузки

Вентиляция легких увеличивается с началом физической нагрузки, но не сразу достигает необходимого в данный момент уровня, процесс происходит постепенно. Неотложная потребность в энергии восполняется богатыми энергией фосфатами, а затем их ресинтезом с использованием кислорода, который содержится в тканевой жидкости или накоплен в переносящих кислород белках (рис. 5).

В начале физической нагрузки происходит резкое увеличение вентиляции, а в конце ее - столь же резкое уменьшение. Это наводит на мысль об условном или приобретенном рефлексе. Во время физической нагрузки можно ожидать заметного уменьшения давления кислорода в артериальной крови и повышения давления С0 2 в венозной крови из-за возросшего метаболизма скелетных мышц. Однако оба они остаются почти в норме, демонстрируя чрезвычайно высокую способность дыхательной системы обеспечивать адекватную оксигенацию крови, даже при тяжелой нагрузке. Поэтому газам крови не нужно отклоняться от нормы, чтобы физическая нагрузка простимулировала дыхание.

Так как РС0 2 в артериальной крови не меняется во время умеренной физической нагрузки, накопления избытка Н + в результате из накопления С0 2 не наблюдается. Но во время напряженной физической нагрузки наблюдается увеличение концентрации Н + в артериальной крови вследствие образования и поступления молочной кислоты из мышц в кровь. Это изменение концентрации Н + , возможно, отчасти является причиной гипервентиляции во время серьезной физической нагрузки.

Дыхание во время физической нагрузки, скорее всего, стимулируется в основном ней-рогенными механизмами. Часть этой стимуляции является результатом непосредственного возбуждения дыхательного центра ответвлениями аксонов, спускающихся из мозга к мотонейронам, обслуживающим сокращающиеся мышцы. Считается, что существенную роль в стимуляции дыхания во время физической нагрузки играют также афферентные пути от рецепторов в суставах и мышцах.

Кроме того, в результате повышенной физической активности часто возрастает температура тела, что способствует стимуляции альвеолярной вентиляции. Возможно, стимуляции вентиляции во время физической нагрузки способствует увеличение концентрации адреналина и норадреналина в плазме крови.

4.4. Фактор, ограничивающий способность переносить физическую нагрузку

Нри максимальной физической нагрузке фактическая вентиляция легких составляет всего 50% от максимального дыхательного объема. Кроме того, насыщение гемоглобина артериальной крови кислородом происходит даже во время самой тяжелой физической нагрузки. Поэтому дыхательная система не может быть фактором, ограничивающим способность здорового человека переносить физическую нагрузку. Однако для людей в плохой физической форме натренированность дыхательных мышц может стать проблемой. Фактором, ограничивающим способность переносить физическую нагрузку, является способность сердца накачивать кровь к мышцам, которая, в свою очередь, влияет на максимальную скорость переноса 0 2 Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы является распространенной проблемой. Митохондрии в сокращающейся мышце - это конечные потребители кислорода и важнейший определяющий фактор выносливости.

5. УТОМЛЕНИЕ

Все испытывают мышечную усталость, но пока еще остаются некоторые аспекты, которые в этом явлении поняты не до конца.

Усталость может иметь компонент, связанный с центральной нервной системой. Чтобы продолжить тренировку или участие в соревнованиях, нужна мотивация. Люди - это социальные животные, и общение является важным фактором в процессе тренировки. В принципе, важную роль в утомлении могут играть мотонейроны, управляющие двигательными единицами. Нейроны высвобождают ацетилхолин при каждом командном импульсе. Запасы аце-тилхолина ограничены, и его синтез требует как энергии, так и сырья, причем запасы холина гораздо меньше, чем запасы уксусной кислоты. Следующим этапом, который может участвовать в утомлении, является нервно-мышечный синапс, где ацетилхолин передает импульс мышечным волокнам, а затем расщепляется. Еще одним источником усталости может быть клеточная мембрана волокна и ее транспортеры ионов. Необходимые ионы и их баланс могут быть слабым местом. В мышечных волокнах высок уровень калия, но он высвобождается, когда потенциал действия распространяется по всей цитоплазматической мембране мышечного волокна, и он, таким образом, может диффундировать, если повторный захват происходит слишком медленно. Транспортеры ионов нуждаются в энергии, равно как и внутриклеточные транспортеры кальция в мембране саркоплазматического ретикулума. Возможно также, что меняются транспортеры ионов или их липидная среда в мембранах. Источником энергии служат цитоплаз-матический гликолиз и митохондриальное окисление энергетического топлива. Каталитические белки могут стать менее функциональными из-за изменений, которые они претерпевают во время своего действия. Одной из причин является накопление молочной кислоты и понижение уровня рН, если нагрузка была настолько высока, что гликолиз происходит слишком быстро по сравнению с митохондриальным окислением вследствие ограничения усвояемости кислорода. Даже если затем обеспечение кислородом происходит удовлетворительно, но уровень нагрузки высок (например, 75-80% максимального потребления кислорода у спортсмена), утомление номешает выполнению нагрузки из-за нехватки гликогена в мышечных волокнах, хотя уровень глюкозы крови остается нормальным. Это указывает на важность правильного питания перед тяжелой физической нагрузкой на выносливость. Однако не рекомендуется принимать пищу непосредственно неред физической нагрузкой, потому что в таком случае кровообращение направлено в брюшную область и недоступно для мышц. Запасы гликогена нужно пополнять заранее.

Повышенное потребление кислорода и полученные из кислорода радикалы могут повредить всем функциям мышечных волокон, если системе антиоксидантной защиты не удается защитить ферменты, мембранные липиды и транспортеры ионов. Очевидно, что антиоксидантная защита -одно из слабых мест, так как эксперименты над крысами показали, что пониженный уровень глутатиона непосредственно зависит от времени испытания. Проникновение митохондриальных и цитоплазматических белков в плазму во время тяжелой физической нагрузки указывает на то, что митохондрии могут быть повреждены, равно как и цитоплазматическая мембрана мышечных волокон.

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Тренировка на выносливость может увеличить плотность капилляров в мышцах и даже размер коронарных артерий, обеспечивая повышение объема кровообращения. Она может также уменьшить как систолическое, так и диастолическое кровяное давление примерно на 1-1 ,3 кПа (8~10 мм рт. ст.) у людей с умеренной гипертонией. Физическая нагрузка оказывает благоприятное воздействие на уровень липидов в крови. Хотя уменьшение общего содержания холестерина и уровня холестерина липопротеинов низкой плотности при тренировках на выносливость относительно невелико, по всей видимости, наблюдается относительно большое повышение уровня холестерина липопротеинов высокой плотности и снижение уровня тригли-церидов. Физическая нагрузка также играет важную роль в контроле и снижении массы тела и при контроле диабета. Благодаря этому и многим другим благоприятным воздействиям, регулярная физическая нагрузка может не только уменьшить риск сердечных приступов и инсультов, но и повышает качество жизни с улучшением как физической формы, так и умственных способностей. Кроме того, она может также способствовать увеличению продолжительности здоровой жизни.

За последние три десятилетия внимание исследователей, занимающихся различными аспектами физической нагрузки, переместилось с отдельных органов на внутриклеточный/молекулярный уровень. Поэтому в будущем исследования физической нагрузки, вероятно, и дальше будут испытывать влияние новых технологий (например, генные микрочипы) и других инструментов молекулярной биологии. Эти обстоятельства, возможно, приведут к появлению таких областей, как функциональная гено-мика (идентификация функций различных участков генома) и протеомика (исследование свойств белков) в связи с физической нагрузкой.

ГЛОССАРИЙ

АДФ ~ аденозиндифосфат, высокоэнергетическое фосфатное соединение, из которого образуется АТФ.

Актин - тонкая нить белка, которая взаимодействует с нитями миозина, чтобы заставить мышцу сократиться.

Анаэробный - в отсутствие кислорода.

Атрофия - потеря размера или массы ткани тела, например, атрофия мышц при неподвижности.

АТФ - аденозинтрифосфат, высокоэнергетическое фосфатное соединение, из которого организм получает энергию.

Аэробный - в присутствии кислорода.

Аэробный метаболизм - процесс, происходящий в митохондриях, в ходе которого кислород используется для производства энергии (АТФ); также известен как клеточное дыхание.

БГ - быстрый гликолитический.

Беговая дорожка - эргометр, в котором система, состоящая из мотора и шкива, приводит в движение широкое полотно, по которому человек может идти или бежать.

БОГ - быстрый окислительно-гликолитиче-ский.

Быстрое волокно - тип мышечных волокон, имеющий высокую миозин-АТФазную активность с низкой окислительной способностью; задействуется в основном при скоростной или силовой активности.

Венозный возврат - объем крови, поступающий к сердцу в единицу времени.

Выносливость - способность сопротивляться усталости; включает в себя мышечную выносливость и кардиореспираторную выносливость.

Гематокрит - процентное содержание эритроцитов в общем объеме крови.

Гидростатическое давление - давление, оказываемое жидкостью.

Гипертрофия - увеличение размера мышц в результате регулярной краткосрочной физической нагрузки высокой интенсивности.

Гликоген - углевод (сильно разветвлённый полисахарид, состоящий из субъединиц глюкозы), накапливающийся в теле; встречается в основном в мышцах и печени.

Гликолиз - метаболический путь, который расщепляет глюкозу на две молекулы пи-ровиноградной кислоты (аэробно) или две молекулы молочной кислоты (анаэробно).

Гликолитический иуть метаболизма ~ метаболический путь, при котором энергия производится с помощью гликолиза.

Гликолитическое волокно - волокно скелетной мышцы, в котором наблюдается высокая концентрация гликолитических ферментов и большой запас гликогена.

ДК - дыхательный коэффициент, представляющий собой отношение объема произведенного С0 2 к объему 0 2 , потребленного в единицу времени

Закон Франка-Старлинга - в определенных пределах повышенный конечно-диастоли-ческий объем сердца (увеличение длины мышечных волокон) увеличивает силу его сокращения.

Изнеможение - неспособность работать.

К - креатин, вещество, содержащееся в скелетных мышцах, обычно в форме креатин-фосфата (КФ).

Кардиоваскулярный сдвиг - увеличение частоты сердечных сокращений во время физической нагрузки для компенсации уменьшения ударного объема сердца. Эта компенсация помогает поддерживать постоянный минутный объем сердца.

Кардиореснираторная выносливость - способность выдерживать длительную физическую нагрузку.

Кислородная задолженность - повышенное потребление кислорода после физической нагрузки по сравнению с состоянием покоя.

Конечно-диастолический объем - объем крови в левом желудочке в конце диастолы, непосредственно перед сокращением.

КФ - креатинфосфат, энергоемкое соединение, играющее ведущую роль в снабжении энергией работающих мышц с помощью поддержания концентрации АТФ путем передачи фосфата и энергии в АДФ.

Лактатный норог - точка, по достижении которой метаболические потребности нри физической нагрузке уже не могут больше поддерживаться доступными аэробными источниками и возрастает анаэробный метаболизм, что выражается в увеличении концентрации молочной кислоты в крови.

Медленное волокно - тип мышечных волокон, обладающий высокой окислительной и низкой гликолитической сиособностью; задействуется при нагрузке на выносливость.

Миоглобин - гемопротеин, подобный гемоглобину, но содержащийся в мышечной ткани, запасающий кислород.

Миозин - сократительный белок, из которого состоят толстые нити в мышечных волокнах.

Миозин-АТФаза - ферментативный участок на шаровидной головке миозина, который катализирует расщепление АТФ до АДФ и Ф|, высвобождая химическую энергию, используемую для сокращения мышц. Мнофибрилла _ толстая или тонкая сокращающаяся нить в цитоплазме поперечнополосатой мышцы; пучки миофибрилл имеют повторяющуюся саркомерную структуру вдоль продольной оси скелетной мышцы.

МО - медленный окислительный. Молочная кислота _ молекула с тремя атомами углерода, образованная гликолити-ческим путем в отсутствие кислорода; она распадается, образуя ионы лактата и водорода.

MO max ~ максимальный минутный объем сердца.

ПЧД - произведение ЧСС на давление (ПЧД = ЧСС х систолическое кровяное давление, где ЧСС _ частота сердечных сокращений); используется для оценки нагрузки на сердце во время физической нагрузки. МПК _ максимальное потребление кислорода, максимальная способность тела потреблять кислород при максимальном напряжении. Также известно как аэробная способность и показатель кардиореспира-торной выносливости. МПК = МО тах х (а - в)0 2тах, где МО тах ~ максимальный минутный объем сердца; (а - в)0 2тах ~~ максимальная ар-териовенозная разница по кислороду. Мышечная выносливость - снособность

мышц избегать усталости. Мышечное волокно - клетка мышцы. «Мышечный насос» скелетной мышцы - эффект «мышечного насоса», который сокращающиеся скелетные мышцы оказывают на ток крови в расположенных ниже кровеносных сосудах. Окислительное фосфорилирование - процесс, при котором энергия, полученная в ходе реакции водорода и кислорода с образованием воды, передается АТФ во время его образования. ОПСС - общее периферическое сопротивление сосудов. Поперечный мостик - выступ на миозине, тянущийся от толстой нити мышечного волокна и способный приложить силу к тонкой нити, заставляя нити скользить друг по другу.

Саркомер - повторяющаяся структурная единица миофибриллы; состоит из толстых и тонких нитей; располагается между двумя смежными Z-линиями.

Сахарный дпабет - болезнь, при которой контроль глюкозы в плазме нарушается из-за недостатка инсулина или снижения отклика клетки-мишени на инсулин.

Сгущение крови - относительное (не абсолютное) увеличение массы эритроцитов на единицу объема крови в результате со-кращепия плазменного объема.

Система АТФ-КФ - другое название ~ фос-фагенная система. Простая анаэробная энергетическая система, функционирующая для поддержания уровня АТФ. Расщепление креатинфосфата (КФ) высвобождает Ф, который объединяется с АДФ, чтобы образовать АТФ.

Систолическое кровяпое давление - максимальное артериальное кровяное давление во время сердечного цикла, являющееся результатом систолы (фаза сокращения сердца).

Скелетная мышца - поперечнополосатая мышца, прикрепленная к костям или коже и отвечающая за движения скелета и выражение лица; управляется соматической нервной системой.

Сократительная способность - сила сердечного сокращения, не зависящая от длины волокна.

Снецифика тренировки - физиологическая адаптация к физической нагрузке высоко специфична по отношению к характеру физической активности. Чтобы извлечь максимальную пользу, тренировка должна полностью соответствовать нотребностям спортсмена и роду его физической активности.

Теория «скользящих нитей» - теория, объясняющая действие мышц. Миозин при помощи поперечных мостиков соединяется с нитью актина, создавая усилие, которое заставляет две нити скользить друг относительно друга.

Титин - эластичный белок в саркомерах.

Тканевая жидкость - внеклеточная жидкость, окружающая клетки ткани; в нее не входит плазма, которая окружает клетки крови наряду с внеклеточной жидкостью.

Толстая нить - нить миозина 12-18 нм в мышечной клетке.

Тонкая нить -нить 5-8 нм в мышечной клетке, состоящая из актина, тропонина и тропомиозина.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУВПО ВОЛГОГРАДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ

СРС № 1 на тему:

Регуляция деятельности сердца

Выполнила:

Студентк 204 группы

Азимли Р.Ш.

Волгоград 2015

Список литературы

1. Физиологические свойства сердечной мышцы и их отличия от скелетной

кровоток сокращение сердечный спортсмен

К физиологическим свойствам сердечной мышцы относятся возбудимость, сократимость, проводимость и автоматия.

Возбудимость -- это способность кардиомиоцитов и всей сердечной мышцы возбуждается при действии на нее механических, химических, электрических и других раздражителей, что находит свое применение в случаях внезапной остановки сердца. Особенностью возбудимости сердечной мышцы является то, что она подчиняется закону "все -- или ничего”. Это значит, что на слабый, допороговой силы раздражитель сердечная мышца не отвечает, (т.е. не возбуждается и не сокращается) ("ничего”), а на раздражитель пороговой, достаточной для возбуждения силы сердечная мышца реагирует своим максимальным сокращением ("все”) и при дальнейшем увеличении силы раздражения ответная реакция со стороны сердца не изменяется. Это связано с особенностями строения миокарда и быстрым распространением по нему возбуждения через вставочные диски -- нексусы и анастомозы мышечных волокон. Таким образом, сила сердечных сокращений в отличие от скелетных мышц не зависит от силы раздражения. Однако этот закон, открытый Боудичем, в значительной степени условен, так как на проявление данного феномена влияют определенные условия -- температура, степень утомления, растяжимость мышц и ряд других факторов.

Проводимость -- это способность сердца проводить возбуждение. Скорость проведения возбуждения в рабочем миокарде разных отделов сердца неодинакова. По миокарду предсердий возбуждение распространяется со скоростью 0,8-- 1 м/с, по миокарду желудочков-- 0,8 --0,9 м/с. В атриовентрикулярной области на участке длиной и шириной в 1 мм проведение возбуждения замедляется до 0,02-- 0,05 м/с, что почти в 20 --50 раз медленнее, чем в предсердиях. В результате этой задержки возбуждение желудочков начинается на 0,12--0,18 с позже начала возбуждения предсердий. Существует несколько гипотез, объясняющих механизм атриовентрикулярной задержки, но этот вопрос требует своего дальнейшего изучения. Однако эта задержка имеет большой биологический смысл -- она обеспечивает согласованную работу предсердий и желудочков.

Сократимость. Сократимость сердечной мышцы имеет свои особенности. Сила сердечных сокращений зависит от исходной длины мышечных волокон (закон Франка-Старлинга). Чем больше притекает к сердцу крови, тем более будут растянуты его волокна и тем большая будет сила сердечных сокращений. Это имеет большое приспособительное значение, обеспечивающее более полное опорожнение полостей сердца от крови, что поддерживает равновесие количества притекающей к сердцу, и оттекающей от него крови. Здоровое сердце уже при небольшом растяжении отвечает усиленным сокращением, в то время как слабое сердце даже при значительном растяжении лишь немного увеличивает силу своего сокращения, а отток крови осуществляется за счет учащения ритма сокращений сердца. Кроме того, если по каким-либо причинам произошло чрезмерное сверх физиолочески допустимых границ растяжение сердечных волокон, то сила последующих сокращений уже не увеличивается, а ослабляется.

Автоматия - свойство, которым не обладают скелетные мышцы. Это свойство подразумевает возможность сердца ритмически возбуждаться без раздражителя из внешней среды.

2. Частота сердечных сокращений и сердечный цикл в покое и при мышечной работе

ЧСС (пульс) - толчкообразные колебания стенок артерий, связанные с сердечными циклами. В более широком смысле под пульсом понимают любые изменения в сосудистой системе, связанные с деятельностью сердца, поэтому в клинике различаютартериальный, венозный и капиллярный пульс.

Частота сердечных сокращений зависит от многих факторов, включая возраст, пол, положение тела, условия окружающей среды. Она выше в вертикальном положении по сравнению с горизонтальном, уменьшается с возрастом. ЧСС покоя лежа-60 ударов в минуту; стоя-65. По сравнению с положением лежа в положении сидя ЧСС увеличивается на 10%, стоя на 20-30%. В среднем ЧСС составляет около 65 в минуту, однако наблюдается ее значительны колебания. У женщин этот показатель на 7-8 выше.

ЧСС подвержена суточным колебаниям. Во время сна она снижена на 2-7, в течение 3 часов после приема пищи - возрастает, особенно, если пища богата белками, что связано с поступлением крови к органам брюшной полости. Температура окружающей среды оказывает влияние на ЧСС, которая увеличивается в линейной зависимости от эффективной температуры.

У тренированных лиц ЧСС в покое ниже, чем у нетренированных и составляет около 50-55 ударов в минуту.

Физические нагрузки приводят к увеличению ЧСС, необходимого для обеспечения возрастания минутного объема сердца, причем существует ряд закономерностей позволяющих использовать этот показатель как один из важнейших при проведении нагрузочных тестов.

Отмечается линейная зависимость между ЧСС и интенсивностью работы в пределах 80-90% максимальной предельности нагрузок.

При легкой физической нагрузке первоначально ЧСС значительно увеличивается, однако постепенно снижается до уровня, который сохраняется в течение всего периода стабильной нагрузки. При более интенсивных нагрузках имеется тенденция к увеличению ЧСС, причем при максимальной работе она нарастает до предельно достижимой. Эта величина зависит от тренированности, возраста, пола и других факторов. У тренированных людей частота сердечных сокращений достигает 180 уд/мин. При работе переменной мощности можно говорить о диапазоне частоты сокращений 130-180 уд/мин, в зависимости от изменения мощности.

Оптимальная частота 180 уд/мин при различной нагрузке. Следует отметить, что работа сердца при очень большой частоте сокращений (200 и более) становится менее эффективнее, так как значительно сокращается время наполнения желудочков и уменьшается ударный объем сердца, что может привести к патологии (В.Л. Карпман, 1964; Е.Б. Сологуб, 2000).

Тесты с возрастанием нагрузок до достижения максимальной ЧСС используется лишь в спортивной медицине, и нагрузка считается допустимой, если ЧСС достигает 170 в минуту. Этот предел обычно используется при определении переносимости физической нагрузки и функционального состояния сердечнососудистой и дыхательной систем.

3. Систолический и минутный объем кровотока в покое и при мышечной работе у тренированных и нетренированных спортсменов

Систолический (ударный) объем крови - это количество крови, которое сердце выбрасывает в соответствующие сосуды при каждом сокращении желудочка.

Наибольший систолический объем наблюдается при частоте сердечных сокращений от 130 до 180 удар/мин. При частоте сердечных сокращений выше 180 удар/мин систолический объем начинает сильно снижаться.

При ритме сердеч-ных сокращений 70 - 75 в минуту систолический объем равен 65 - 70 мл крови. У человека при горизонтальном положении тела в условиях покоя систолический объем составляет от 70 до 100 мл.

В покое объем крови, выбрасываемый из желудочка, составляет в норме от трети до половины общего количества крови, содержащейся в этой камере сердца к концу диастолы. Оставшийся в сердце после систолы резервный объем крови является своеобразным депо, обеспечивающим увеличение сердечного выброса при ситуациях, в которых требуется быстрая интенсификация гемодинамики (например, при физической нагрузке, эмоциональном стрессе и др.).

Минутный объем крови (МОК) - количество крови, перекачиваемой сердцем в аорту и легочный ствол за 1 мин.

Для условий физического покоя и горизонтального положения тела испытуемого нормальные величины МОК соответствуют диапазону 4-6 л/мин (чаще приводятся величины 5-5.5 л/мин). Средние величины сердечного индекса колеблются от 2 до 4 л/(мин. м2) - чаще приводятся величины порядка 3-3.5 л/(мин. м2).

Поскольку объем крови у человека составляет только 5-6 л, полный кругооборот всего объема крови происходит примерно за 1 мин. В период тяжелой работы МОК у здорового человека может увеличиться до 25-30 л/мин, а у спортсменов - до 35-40 л/мин.

В системе транспорта кислорода аппарат кровообращения является лимитирующим звеном, поэтому соотношение максимальной величины МОК, проявляющейся при максимально напряженной мышечной работе, с его значением в условиях основного обмена дает представление о функциональном резерве всей сердечно-сосудистой системы. Это же соотношение отражает и функциональный резерв самого сердца по его гемодинамической функции. Гемодинамический функциональный резерв сердца у здоровых людей составляет 300-400 %. Это означает, что МОК покоя может быть увеличен в 3-4 раза. У физически тренированных лиц функциональный резерв выше - он достигает 500-700 %.

Факторы, влияющие на систолический объём и минутный объём:

1. масса тела, которой пропорциональна масса сердца. При массе тела 50 - 70 кг - объём сердца 70 - 120 мл;

2. количество крови, поступающей к сердцу (венозный возврат крови) - чем больше венозный возврат, тем больше систолический объём и минутный объём;

3. сила сердечных сокращений влияет на систолический объём, а частота - на минутный объём.

4. Электрические явления в сердце

Электрокардиография -- методика регистрации и исследования электрических полей, образующихся при работе сердца. Электрокардиография представляет собой относительно недорогой, но ценный метод электрофизиологическойинструментальной диагностики в кардиологии.

Прямым результатом электрокардиографии является получение электрокардиограммы (ЭКГ) -- графического представления разности потенциалов возникающих в результате работы сердца и проводящихся на поверхность тела. На ЭКГ отражается усреднение всех векторов потенциалов действия, возникающих в определённый момент работы сердца.

Список литературы

1. А.С.Солодков, Е.Б.Сологуб…Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная: Учебник. Изд. 2-е.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Порядок распределения сердечного выброса в покое и при мышечной работе. Объем крови, его перераспределение и изменение при мышечной работе. Артериальное давление и его регуляция при мышечной работе. Кровообращение в зонах относительной мощности.

курсовая работа , добавлен 07.12.2010


Исследование адаптационных изменений сердечной деятельности и внешнего дыхания у спортсменов при нагрузке большой интенсивности в работах разных авторов. Анализ частоты пульса и дыхания у девушек до и после выполнения бега на короткие и длинные дистанции.

курсовая работа , добавлен 11.05.2014


Влияние двигательной активности на здоровье, механизмы адаптации организма к мышечной деятельности. Определение показателей артериального давления и частоты сердечных сокращений. Тренированность как специфическая форма адаптации к мышечной деятельности.

дипломная работа , добавлен 10.09.2010


Анализ кардиоритмограмм пловцов, гребцов и велосипедистов. Оценка вариабельности сердечного ритма спортсменов. Выявление общей картины динамики изменения частоты сердечных сокращений в зависимости от вида спорта и продолжительности спортивной карьеры.

курсовая работа , добавлен 18.07.2014


Основные показатели сердечно-сосудистой системы. Режимы и цикличность спортивных тренировок. Изменение артериального давления, частоты сердечных сокращений, ударного объема крови у спортсменов в недельном и месячном циклах тренировочного процесса.

курсовая работа , добавлен 15.11.2014


Особенности спортивного ориентирования, как отдельного цикличного вида спорта. Физическая и тактическая подготовка юных спортсменов-ориентировщиков. Тренировка мышечной массы, силовой выносливости, аэробной производительности организма юных спортсменов.

курсовая работа , добавлен 06.12.2012


Основные функции крови и её форменные элементы (эритроциты, лейкоциты и тромбоциты). Система крови под влиянием физической нагрузки. Порядок проведения и результаты исследования изменения показателей крови у спортсменов-лыжников при мышечной нагрузке.

курсовая работа , добавлен 22.10.2014


Значение биохимических исследований в подготовке спортсменов. Уровень гормонов и клинико-биохимических показателей в крови спортсменов до и после максимальной и стандартной физической нагрузки. Биоэнергетика мышечной деятельности: результаты исследований.

отчет по практике , добавлен 10.09.2009


Возрастные особенности в строении организма. Развитие систем энергетического обеспечения мышечной деятельности. Формирование двигательных качеств у детей. Методы и критерии оценки развития физической подготовленности и ориентации юных спортсменов.

курсовая работа , добавлен 10.12.2012


Поиск и разработка новых методик, способствующих повышению работоспособности и мышечной деятельности у спортсменов. Критерии оценивания данных методик и их значение в повышении эффективности тренировочного процесса. Особенности проведения степ-теста.

Биохимические процессы

Во время мышечной деятельности происходит усиление и учащение сердечных сокращений, что требует большего количества энергии по сравнению с состоянием покоя. Однако энергообеспечение сердечной мышцы осуществляется главным образом за счет аэробного ресинтеза АТФ. Анаэробные пути ресинтеза АТФ включаются лишь при очень интенсивной работе.

Большие возможности аэробного энергообеспечения в миокарде обусловлены особенностью строения этой мышцы. В отличие от скелетных мышц в сердечной имеется более развитая, густая сеть капилляров, что позволяет извлекать из протекающей крови больше кислорода и субстратов окисления. Кроме того, в клетках миокарда имеется больше митохондрий, содержащих ферменты тканевого дыхания. В качестве источников энергии миокард использует различные вещества, доставляемые кровью: глюкозу, жирные кислоты, кетоновые тела, глицерин. Собственные запасы гликогена практически не используются; они необходимы для энергообеспечения миокарда при истощающих нагрузках.

Во время интенсивной работы, сопровождающейся увеличением концентрации лактата в крови, миокард извлекает из крови лактат и окисляет его до углекислого газа и воды. При окислении одной молекулы молочной кислоты синтезируется до 18 молекул АТФ. Способность миокарда окислять лактат имеет большое биологическое значение. Использование лактата в качестве источника энергии позволяет дольше поддерживать в крови необходимую концентрацию глюкозы, что очень существенно для биоэнергетики нервных клеток, для которых глюкоза является почти единственным субстратом окисления. Окисление лактата в сердечной мышце также способствует нормализации кислотно-щелочного баланса, так как при этом в крови снижается концентрация этой кислоты.

Снижение периферического сопротивления

Существенным изменением в сердечно-сосудистой системе при динамической нагрузке в то же время является значительное снижение общего периферического сопротивления, вызванного накоплением метаболических вазодилататоров и снижением сосудистого сопротивления в активно работающей скелетной мускулатуре. Снижение общего периферического сопротивления представляет собой фактор, снижающий давление, который стимулирует увеличение симпатической активности посредством артериального барорецепторного рефлекса.

Хотя среднее артериальное давление во время физической нагрузки выше нормы, однако снижение общего периферического сопротивления приводит к его падению ниже этого повышенного уровня, на котором оно должно было бы регулироваться в результате только воздействий на сосудодвигательный центр, направленных на подъем установочной точки. Артериальная барорецепторная дуга реагирует на данное обстоятельство увеличением симпатической активности. Таким образом, артериальный барорецепторный рефлекс в значительной степени обусловливает увеличение симпатической активности при физической нагрузке, несмотря на казалось бы противоречащий этому факт повышения уровня артериального давления по сравнению с нормой. Фактически, если бы не артериальный барорецепторный рефлекс, то снижение общего периферического сопротивления, происходящее во время физической нагрузки, вызвало бы падение среднего артериального давления существенно ниже нормы.

Кровоток в коже может увеличиться при нагрузке, несмотря на общее увеличение тонуса симпатических сосудосуживающих нервов, поскольку термические рефлексы могут подавлять прессорные рефлексы при регуляции кровотока в коже в определенных условиях. Температурные рефлексы обычно, конечно, активируются во время усиленной физической нагрузки, чтобы устранить избыток тепла, который возникает во время активной работы скелетной мускулатуры. Часто кровоток в коже снижается в начале нагрузки (как часть общего увеличения тонуса артериол в результате увеличения активности симпатических сосудосуживающих нервов), а затем возрастает при ее продолжении по мере того, как нарастает теплопродукция и температура тела.

Помимо увеличения кровотока в скелетной мускулатуре и коже, при тяжелой физической нагрузке также существенно возрастает коронарный кровоток. Это прежде всего обусловлено локальной метаболической вазодилатацией коронарных артериол, вследствие усиления работы сердца и увеличения потребления кислорода миокардом.

Существуют два важных механизма, участвующих в реакции сердечно-сосудистой системы на динамическую физическую нагрузку. Первый - это насос скелетной мускулатуры, который мы обсуждали в связи с вертикальным положением тела. Насос скелетной мускулатуры является очень важным фактором усиления венозного возврата при физической нагрузке и таким образом предупреждает чрезмерное снижение центрального венозного давления вследствие увеличения частоты сердечных сокращений и сократительной способности миокарда. Второй фактор - это дыхательный насос, который также способствует венозному возврату при физической нагрузке. Усиление дыхательных движений во время физической нагрузки ведет к увеличению эффективности деятельности дыхательного насоса и, тем самым, способствует повышению венозного возврата и наполнения сердца.

Средняя величина центрального венозного давления при значительной динамической физической нагрузке изменяется несущественно, или вообще не меняется. Это происходит, потому что обе кривые минутного объема и венозного возврата сдвигаются кверху при физической нагрузке. Таким образом, минутный объем и венозный возврат увеличиваются без значительных изменений центрального венозного давления.

В целом, значительные адаптационные изменения деятельности сердечно-сосудистой системы при динамической физической нагрузке, происходят автоматически, вследствие работы нормальных механизмов регуляции! деятельности сердечно-сосудистой системы. Колоссальное увеличение кровотока в скелетной мускулатуре осуществляется преимущественно за счет увеличения минутного объема сердца, но частично это также осуществляется за счет уменьшения кровотока в почках и органах брюшной полости.

При статической (т.е. изометрической) физической нагрузке в сердечно-сосудистой системе возникают изменения, отличные от изменений при динамической нагрузке. Как обсуждалось в предыдущем разделе, динамическая нагрузка приводит к существенному уменьшению общего периферического сопротивления, вследствие локальной метаболической вазодилатации в работающих мышцах. Статическое напряжение, даже умеренной интенсивности, вызывают сдавление сосудов в сокращающихся мышцах и снижение объемного кровотока в них. Таким образом, общее периферическое сопротивление обычно не снижается при статической физической нагрузке и может даже существенно увеличиться, если в работу вовлечены некоторые крупные мышцы. Первичные изменения в деятельности сердечно-сосудистой системы во время статической нагрузки представляют собой повышающие установочную точку потоки импульсов в сосудодвигательный центр продолговатого мозга из коры головного мозга (центральная команда) и от хеморецепторов в сокращающихся мышцах.

Воздействие на сердечно-сосудистую систему статической нагрузки приводит к увеличению частоты сердечных сокращений, минутного объема и артериального давления - все это является результатом усиления активности симпатических центров. Статическая нагрузка в то же время приводят к меньшему увеличению частоты сердечных сокращений и минутного объема и большему увеличению диастолического, систолического и среднего артериального давления, чем это происходит при динамической физической нагрузке.