Анатомия человека (с основами динамической и спортивной морфологии) - Иваницкий М. Ф. 2008

Морфологическое обеспечение массовой физической культуры и спорта (спортивная морфология)
Адаптация к физическим нагрузкам систем обеспечения движений

Пищеварительная, дыхательная и мочеполовая системы

В качестве примера морфофункциональной перестройки внутренних органов при повышенных физических нагрузках здесь рассматривается адаптация к ним желудка, печени, легких и почек.

Среди функций желудка следует отметить эвакуаторную, секреторную, экскреторную. Исследования показывают, что с повышением интенсивности мышечной работы до 450 кГм/мин скорость эвакуации содержимого желудка увеличивается, а по мере дальнейшего повышения до 750 кГм/мин постепенно замедляется (до 25 % исходного у ровня). При высоких нагрузках ослабевает (до 40% исходного уровня) и секреторная функция. Нарушения секреции желудочного сока при динамической или статической работе возникают, если нагрузка выполняется менее чем за час до или после приема пищи. Угнетение секреции больше выражено при жирной и меньше при белковой пище. Экскреторная функция желудка при чрезмерной мышечной деятельности проявляется выделением продуктов азотистого обмена (аммиака, мочевины) с последующим их всасыванием в тонком кишечнике.

Изменения строения слизистой оболочки желудка могут быть обусловлены стрессом (см. стр. 493). Образно говоря, желудок - это зеркало стрессовых состояний. С ними связано образование аррозий и язв на слизистой оболочке желудка.

Постепенно нарастающие физические нагрузки вызывают в период эволюционного онтогенеза увеличение абсолютной и относительной (к массе тела) массы печени и ее линейных размеров. Интенсивность кровотока в печени при динамической работе повышается, о чем свидетельствует расширение кровеносных капилляров - синусоидов. Размеры гепатоцитов и их ядер увеличиваются, тогда как количество ядер не изменяется. При умеренно усиленной мышечной деятельности увеличивается отложение гликогена в печени при уменьшении жировых включений в гепатоцитах.

Усиленные двигательные режимы увеличивают нагрузку па легкие как орган газообмена. Дыхание учащается, и легкие работают с известной перегрузкой. В период роста и развития организма это ускоряет морфофункциональное созревание легких, у взрослых облегчает протекание компенсаторно-приспособительных процессов, за счет которых легкие адаптируются к большому объему работы. Это приспособление происходит за счет процессов клеточной и внутриклеточной регенерации (см. стр. 494), причем клеточной регенерации принадлежит, видимо, ведущая роль.

Повышение физических нагрузок в период роста и развития организма увеличивает также абсолютную массу и линейные размеры почек, особенно толщину слоя их коркового вещества. Микроскопически обнаруживается большее наполнение кровью клубочков почки. Полость капсулы клубочка расширена и содержит рыхлые белковые массы. Канальцы нефрона также расширены, в их полости видны скопления белка в виде цилиндров. Пропускная способность почек при умеренных динамических нагрузках повышается - увеличивается уровень как клубочковой фильтрации, таки канальцевой реабсорбции. Однако при чрезмерных нагрузках (как одноразовых, так и длительно нарастающих) функциональные показатели почек ухудшаются.

Сердечно-сосудистая система

Функцию обеспечения мышечной деятельности (как и других процессов в организме) кислородом, питательными и биологически активными веществами выполняет и сердечно-сосудистая система. Повышенные физические нагрузки вызывают перестройку всех звеньев этой системы, и в первую очередь сердца.

Гиперфункция сердца ведет к увеличению его размеров вследствие гипертрофии миокарда и расширения (дилятации) камер сердца. Масса сердца у здоровых, не занимающихся спортом людей составляет в среднем 270-285 г, у спортсменов - 310—500 г. Между массой сердца и вместимостью его камер прямой связи не найдено. Увеличение массы сердца сопровождается гипертрофией мышечных клеток — кардиомиоцитов: их поперечник достигает 25—35 мкм. Гипертрофия кардиомиоцитов способна ухудшить их функцию, потому что при этом нарушается отношение объема клетки к площади ее поверхности. Клетки других тканей при несоответствии объема и поверхности делятся, восстанавливая нарушенное равновесие. Кардиомиоцит, лишенный способности делиться, при гипертрофии оказывается в неблагоприятных условиях.

По абсолютному объему работы сердце с гипертрофированным миокардом превосходит негипертрофированное, однако при пересчете на единицу массы миокарда удельный объем работы будет такой же или даже меньше, чем без гипертрофии.

Выраженную гипертрофию миокарда у спортсменов следует признать нежелательным явлением. Существуют удовлетворения повышенных функциональных запросов при небольшой, прижизненно не диагносцируемой гапертрофии миокарда в сочетании с гипертрофией сосочковых мышц, ускорением обновления ультраструктур (митохондрий, миофибрилл) кардиомиоцитов, дилятацией полостей сердца при повышении тонуса стенок, перестройке гемодинамики (увеличении сердечного выброса) и улучшении капилляризации миокарда.

По-видимому, оптимальные для работы миокарда условия создаются при усиленной внутриклеточной регенерации ультраструктур (см. стр. 573). Если это оказывается недостаточным, происходит увеличение количества ультраструктур, ведущее к гипертрофии кардиомиоцитов и миокарда в целом.

Изменения ультраструктур и обменных процессов в миокарде проявляются при одноразовой высокой физической нагрузке истощением запасов гликогена и гликолитических ферментов в кардиомиоцитах при активизации работы митохондрий. При хронических нагрузках, приводящих к состоянию перетренированности, происходит уменьшение активности окислительных митохондриальных ферментов и более экономное расходование гидролитических ферментов. Состояние тренированности способствует понижению восприимчивости миокарда к катехоламинам, оказывающим нередко токсическое действие.

Повышение выброса крови в артериальную систему адаптированной к физическим нагрузкам сердечной мышцей приводит к соответствующей перестройке артерий с утолщением их стенок, а возросшие энергозатраты скелетной мускулатуры требуют адекватной перестройки системы кровоснабжения мышц.

Если микрососуды мышц не могут быть прижизненно контролируемы, то для изучения микроциркуляции в коже, ногтевом ложе и оболочках глазного яблока подобные возможности имеются.

Рис. 187. Пути микроциркуляции в бульбоконъюнкиве глаза:

А, В — до нагрузки; Б, Г— после тяжелой физической нагрузки (по Я. Л. Караганову)

При нарастании физических нагрузок происходит перестройка всех компонентов микроциркуляторного русла крови (см. стр. 242): раскрываются резервные капилляры, увеличивается извилистость артериального звена микроциркуляторного русла, умеренно расширяется его венозный отдел и формируются артериоло-венулярные анастомозы. В результате повышается вместимость микроциркуляторного русла и улучшается его пропускная способность. Если физические нагрузки столь велики, что приводят к состоянию утомления, то изменяется и лимфокапиллярное звено микроциркуляторного русла: диаметр лимфатических капилляров увеличивается более чем в 3 раза.

Характер и объем адаптивных изменений микроциркуляторного русла зависят от возраста, спортивной специализации, стажа и квалификации, а также от особенностей тренировочного цикла: его фазы, объема и интенсивности нагрузок, уровня тренированности и утомления, анаэробного или аэробного типа энергообеспечения работы мышц. Приспособительная перестройка микроциркуляторного русла у спортсменов-спринтеров происходит в более короткие сроки, чем у стайеров, однако в плане долговременной адаптации у стайеров оно испытывает более значительные изменения. Особенно выраженные изменения отмечаются в первые 2—3 года занятий спортом.

В мышцах—рабочем органе во время физической нагрузки — перестройка звеньев микроциркуляторного русла имеет фазный характер: капилляры и артериоло-венулярные анастомозы при умеренном двигательном режиме расширяются, в процессе дальнейшего нарастания нагрузки до чрезмерной наступает резкое сужение одних звеньев микроциркуляторного русла при сохранившихся местами расширениях в других его звеньях. Обеспечение возросших энергетических и пластических потребностей тканей организма при физических нагрузках достигается и за счет изменения состава крови.

Система крови

Роль системы крови во время физических нагрузок многообразна. Она должна обеспечить работающие органы кислородом и веществами — поставщиками энергии, удалив углекислоту и молочную кислоту. Кровь вместе с сердечно-сосудистой системой обеспечивает гормональную регуляцию мышечной деятельности. Механизм переноса кровью гормонов различен. Так, катехоламины связаны преимущественно с эритроцитами и белками плазмы, хотя существуют и в свободной, несвязанной, форме. Ответ катехоламинов крови на нагрузку зависит от состояния, в котором они находятся. После тяжелой физической нагрузки содержание свободных катехоламинов остается повышенным, тогда как в эритроцитах и в связанной с белками форме их количество понижается.

Переносчиками кислорода в крови служат эритроциты. При однократных физических нагрузках содержание их в крови и уровень гемоглобина повышаются, хотя у спортсменов может наблюдаться и их понижение — в виде анемии спортсменов.

Продукция красной крови (эритропоэз) при физической работе уменьшается, а продолжительность жизни эритроцитов увеличивается. Если угнетение эритропоэза настолько значительно, что организм не может его компенсировать продлением срока жизни эритроцитов, содержание эритроцитов в крови падает.

У лыжников, прошедших дистанцию 10км отмечается увеличение уровня гемоглобина и повышение содержания эритроцитов, что объясняется перераспределением крови и выбросом из селезенки депонированной крови с более высокой концентрацией эритроцитов, у неспортсменов в тех же условиях количество эритроцитов понижается.

При мышечных нагрузках наблюдается повышение количества тромбоцитов — миогенный тромбоцитоз. Кроме того, изменяется соотношение форм тромбоцитов. После продолжительной работы количество «распластанных» тромбоцитов увеличивается, а «нераспластанных» уменьшается.

Содержание форменных элементов белой крови зависит от у ровня и характера физических нагрузок. Так, у футболистов — мастеров спорта через 90 мин после начала игры (на первенство страны среди команд высшей лиги) увеличивается количество лейкоцитов (на 74%), нейтрофиллов, базофиллов, моноцитов, появляются миэлоциты, снижается количество лимфоцитов при неизменности содержания эозинофиллов.