Изменения в организме в следствии физических нагрузок

paragraph_taxonomy

  Что такое адаптация?

Адаптация - это приспособление организма к изменению условий существования.

Причина изменений - это действие раздражителя.

В качестве раздражителя могут выступать:

  • холод
  • жара
  • свет
  • механическое воздействие
  • физическая нагрузка и пр.

В основе адаптации лежат два физиологических процесса:

  • Неспецифические приспособительные реакции: универсальные, независящие от вида раздражителя, это увеличение частоты сердечных сокращений, дыхания, мобилизация энергетических ресурсов
  • Специфические приспособительные реакции: затрагивает в первую очередь ту систему, которая нужна для приспособления к действию конкретного раздражителя

Какие бывают виды адаптаций?

  • Срочная адаптация: изменение функционирования клеток, органов и систем, которое возникает сразу же после начала работы и направлено на эффективное преодоление нагрузки
  • Долговременная адаптация: совокупность структурных и функциональных изменений клеток и органов, возникающих в ответ на регулярную нагрузку

К неспецифическим реакциям срочной адаптации можно отнести:

  • активация симпатической нервной системы,
  • повышение частоты пульса,
  • глобальная мобилизация под действием гормонов (адреналина, норадреналина и кортизола).

К специфическим реакциям срочной адаптации относят:

  • активация нейронов конкретных двигательных центров нервной системы
  • улучшение кровотока в работающих мышцах
  • усиление анаэробного синтеза АТФ

К срочной адаптации также относится стресс-реакция - мощная неспецифическая реакция, которая развивается в ответ на действие любого сильного и непривычного раздражителя и изменяет деятельность всех систем организма.

Стресс-реация включает в себя:

  • активацию симпатической нервной системы
  • увеличение выработки гормонов надпочечников

Стресс называют ещё реакций "бей или беги". Стресс - это аварийное приспособление организма к физической нагрузке.

В результате действия стресса происходят следующие процессы:

  • усиливается расщепление источников энергии: углеводов и жиров
  • учащается пульс и дыхание
  • сужаются сосуды внутренних органов и кожи, расширяются сосуды сердца и мышц

По мере истощения запасов глюкозы к обеспечению энергией подключается гормон кортизол:

  • усиливает расщепление жиров
  • замедляет переход глюкозы из крови в мышцы
  • расщепляет белки до аминокислот
  • уменьшает силу воспалительных реакций

Различают дистресс и эустресс:

Дистресс - это негативный и чрезмерный стресс, который вызывает перенапряжение адаптационных механизмов и нарушает деятельность различных органов и систем. В следствие дистресса снижается иммунитет, повышается риск диабета, гипертонии, половых расстройств и ишемической болезни сердца.

Эустресс - положительный и дозированный стресс. В ходе регулярного повторяющегося эустресса возникают изменения в организме, которые лежат в основе долговременной адаптации, по другому это можно назвать "закаливанием" организма.

 Нервная система

 

  Срочная адаптация

  • Усиливается синтез нейрогормонов, которые запускают выработку гормонов гипофиза, которые в свою очередь запускают синтез гормонов надпочечников, которые мобилизируют энергетические запасы и усиливают обмен веществ
  • Усиливает частота дыхания и сердечных сокращений
  • Усиливается окисление глюкозы в клетках и жиров в клетках
  • Повышается электропроводимость клеточных мембран, за счёт чего лучше передаются нервные импульсы
  • Расширяются сосуды работающих мышц
  • Сужаются сосуды остальных органов, из-за чего повышается артериальное давление
  • Возрастает концентрация буферных соединений в крови и меж.клеточной жидкости, которые необходимы для устранения кислот, образующихся при мышечной работе
  • Снижается болевая чувствительность и повышается эмоциональное состояния за счёт увеличения выработки дофамина и эндорфинов

 

  Долговременная адаптация

  • Повышается число нервных окончаний в тканях
  • Увеличиваются размеры нервно-мышечных синапсов
  • Увеличивается количество связей между нервной системой и мышцами, эндокринными органами
  • Улучшается функционирование вегетативной нервной системы
  • Формируется динамический рабочий стереотип (запись в памяти о схеме движения)

  Эндокринная система

 

  Срочная адаптация

В момент выполнения человек физической нагрузки перед организмом стоит задача усилить выработку энергии, чтобы обеспечить эффективное выполнение нагрузки и сохранить состояние гомеостаза (постоянство внутренней среды). 

Основная система от которой зависит выполнение этих задач - нервная, но и эндокринная вносит существенный вклад. 

Основные задачи, которые необходимо выполнить на данном этапе:

  • мобилизация источников энергии (гликоген, глюкоза, жирные кислоты, глюконеогенез)
  • увеличение поступления энергии и кислорода к работающим мышцам, сердцу и мозгу
  • снижение активность тех систем, которые не задействованы в преодолении нагрузки (половая и пищеварительная)

За данные процессы отвечает симпато-адреналовая система и гипоталамо-гипофизарная система. 

 

  Повышение выработки гормонов

Усиливается выработка следующих гормонов:

  • Адреналин
  • Норадреналин
  • Кортизол
  • Соматотропин
  • Альдостерон
  • Вазопрессин
  • Гормоны щитовидной железы (тироксин и трийодтиронин)
  • Глюкагон

 

 Адреналин

Возбуждает дыхательный центр мозга и расширяет бронхи. Возрастает частота и глубина дыхания, в кровь поступает больше кислорода. 

Кислород же необходим для аэробного процесса выработки энергии в окислительных или смешенных мышечных волокнах.

Также, адреналин способствует обеспечению клетками энергией, посредством  усиления расщепления гликогена в печени, мышцах и распада глюкозы в клетках.

Кроме того, адреналин совестно с норадреналином (а также кортизолом и соматотропином) активирует фермент липазу, расщепляющий триглицериды. 

 

  Норадреналин

Сужает венозные сосуды и артериальные сосуды внутренних органов и расширяет капилляры в мышцах, сердце и мозгу. 

Заставляет сердце чаще сокращаться.

Усиление сокращения сердца и перераспределение кровотока позволяет мышцам получать больше питательных веществ с кровью.

Так же, как и адреналин усиливает расщепление гликогена и глюкозы в мышцах и печени.

Адреналин и норадреналин подавляют секрецию другого гормона - инсулина, так как инсулин тормозит процессы расщепления гликогена и глюконеогенез.

 

  Кортизол

Усиливает расщепление белков (в основном старых белков иммунной системы) для процесса глюконеогенеза (превращение белков, жиров в глюкозу).

Активирует ферминт липазу.

Повышает чувствительность клеток к адреналину.

 

 Глюкагон

Усиливает в печени расщепление гликогена и глюконеогенез.

Антагонист инсулина.

 

  Соматотропин (гормон роста)

Усиливает глюконеогенез, уменьшает потребление глюкозы мышцами

Усиливает расщепление жиров.

 

  Тироксин и трийодтиронин

Усиливает расщепление гликогена и глюконеогенеза

 

  Вазопрессин

В результате того, что плазма крови, во время тренировок, теряет воду и кровь становится более густой, увеличивается секреция антидиуретического гормона, который сужает сосуды и уменьшает выведение воды почками.

 

  Ангиотензин и альдостерон

Ангиотензин сужает артерии и вены и повышает концентрацию другого гормона - альдостерона.

Альдостерон препятствует выведению с мочой натрия и воды.

Ангиотензин также вызывает чувство жажды, действуя на центр жажды головного мозга.

В результате действия возопрессина, ангиотензина и альдостерона увеличивается объём крови и повышается артериальное давление.

 

  Долговременная адаптация

При регулярных физических нагрузках происходит следующее:

  • Улучшается работа гипоталамо-гипофизарной и симпато-адреналовой системы: системы быстрее включаются в работу 
  • Железы выбрасывают в кровь ровно столько гормонов, сколько необходимо (у нетренированных людей объём выброса может быть чрезмерным)
  • Уменьшается порог реагирования гормонов надпочечников на нагрузку (постепенно организм адаптируется к нагрузке и нужная большая интенсивность для выброса стрессовых гормонов)
  • Объём плазмы крови во время нагрузки снижается не так сильно, как у нетренированных людей
  • Активируется синтез новых мышечных белков, в следствии действия тестостерона, соматропина и инсулина
  • Возрастает число рецептов к тестостерону
  • Усиливает ответ клеток на инсулин

  Кровеносная система

В ходе физической нагрузки кровеносная система должна обеспечить доставку кислорода к работающим мышцам, не допустить сильных колебаний объёма, хим.состава и pH плазмы крови и отвести выделяемое мышцами тепло, чтобы избежать перегрева внутренних органов.

  Срочная адаптация

  • Уменьшается сродство гемоглобина к кислороду, он начинает активнее отдавать его работающим мышцам путём диффузии, увеличивается артериовенозная разница (в венозной крови после мышц почти нет кислорода).
  • Кровь становится более густой (гемоконцентрация) из-за потери плазмой воды (до 10% и более), которая выходит в межклеточное пространство в следствии высокого давления (оно выдавливает воду в ткани), накопления в меж.клеточном пространстве большого количества продуктов обмена (кровь становится гипотононична по отношению к меж.пространству)
  • Увеличивается количество форменных элементов крови, которые вымываются из кроветворных органов: эритроцитов (увеличивается отдача кислорода), лейкоцитов (усиливается иммунитет) и тромбоцитов (усиливается свёртываемость крови).

  Долговременная адаптация

При долговременной адаптации увеличивается поступление кислорода к тканям во время нагрузок и в покое. Уменьшается нагрузка на сердце и дыхательную систему, повышается работоспособность.

  • Увеличивается объём циркулирующей крови: растёт объём плазмы в связи с высокими уровнями альдостерона и вазопрессина. Уменьшается вязкость крови
  • Кислородная ёмкость крови становится выше: растёт число эритроцитов и содержания в них в гемоглобина. Ослабляется связь гемоглобина с кислородом (из-за накопления продуктов анаэробного гликолиза), гемоглобин лучше отдаёт кислород тканям организма

  Сердечно-сосудистая система

У миокарда при тяжёлых нагрузках потребность в кислороде может увеличиваться в десятки раз и более. 

Ключевую роль играет симпатическая нервная система, которая повышает силу и частоту сердечных сокращений, расширяет вены в мышцах и сужает артерии в неприоритетных органах.

  Срочная адаптация

  • Увеличение частоты сердечных сокращений. При лёгких нагрузках ЧСС быстро повышается до 100 уд./минуту, при средних до 120-130 уд./минуту, при тяжёлых - до 180 уд./мин.
  • Увеличение систолического объёма. Во время физической работы СО может повышаться в 1.5-2 раза. Это связано с деятельностью адреналина.
  • Изменение тонуса сосудов и перераспределение крови
  • Повышается артериальное давление. При глобальной динамической работе, затрагивающей всё тело (плавание, бег, езда на велосипеде) систолическое давление может возрастать до 240 мм рт.ст. и более. При работе на тренажёрах до 190 мм рт.ст.
  • Усиливается коронарное (сердечное) кровоснабжение. Кровоснабжение сердца может увеличиваться в 4-5 раз.
  • Усиливается теплоотдача за счёт изменения кровотока. Увеличивается кровоток через кожу.

  Долговременная адаптация

  • Повышается плотность капилляров в мышцах, лёгких и сердце
  • Увеличивается число митохондрий в кардиомиоцитах
  • Происходит гипертрофия миокарда, увеличивается систолический объём
  • Снижается артериальное давление и ЧСС в покое
  • Уменьшается время восстановления ЧСС до нормы после окончания занятия