Естественным и самым сильным фактором, оказывающим во все периоды жизни как отрицательное, так и положительное воздействие на скелетные мышцы и двигательные функции человека, является величина нагрузки па опорно-двигательный аппарат. Наиболее значительный «удар» по мышечной системе (в любом возрасте) наносит уменьшение физической нагрузки на нее. Чем меньше двигательная активность, тем меньше энерготраты, что приводит к торможению процессов окислительного фосфорилирования в мышечных клетках. При этом снижается скорость распада и ресинтеза АТФ в мышцах. В основе данных реакций лежит уменьшение в миоцитах количества митохондрий, их размеров и содержания в них крист, а также снижение активности фосфорилазы А и Б, НАДН2-дегидрогеназы, сукцинатдегидрогеназы, ферментативной активности АТФ-азы миофибрилл. В результате уменьшается мышечная работоспособность.
При отсутствии оптимального уровня физической активности [суточные энерготраты меньше 2800-3000 ккал (11,7-12,6 МДж)] у человека снижаются тонус скелетных мышц, их возбудимость и сократительные свойства, ухудшается способность выполнять высококоординированные движения, уменьшается работоспособность мышц как при динамической, так и при статической работе практически любой интенсивности. Основная причина снижения работоспособности мышц, особенно мало активных в течение суток, - уменьшение содержания сократительных белков в мышечных клетках из-за замедления интенсивности процессов их синтеза. В условиях ослабления физической активности и, следовательно, падения интенсивности распада макроэргов снижается периодическая стимуляция генетического аппарата клетки, определяющего синтез сократительных белков. За счет снижения активности процессов фосфорилирования в миоцитах замедляется синтез белка по схеме ДНК → РНК → белок. При малоподвижном образе жизни замедляется выработка гормонов, стимулирующих развитие мышечной ткани (андрогены, инсулин). Этот механизм также приводит к замедлению скорости синтеза сократительных белков в клетках скелетных мышц.
|
Однако не только пониженная физическая активность, но и повышенная также является одним из факторов, уменьшающих функциональные возможности двигательного аппарата и способствующих развитию патологии нервно-мышечной системы. Мы не рассматриваем влияние больших физических напряжений (например, у тяжелоатлетов) на развитие патологии опорно-двигательного аппарата - это предмет спортивной медицины. Вместе с тем следует подчеркнуть, что труд миллионов людей связан с необходимостью совершать в течение рабочего дня огромное количество физических движений при небольшой их силе (от 0,1-0,5 до 10-15 кгс). Так, например, сборщики электромоторов, контролеры-сортировщики, операторы-сборщики автомобилей, сборщики обуви, операторы вычислительных клавишных машин, телеграфисты совершают за рабочий день от 40 до 130 тысяч движений пальцами рук. При этом суммарная локальная работа небольших мышечных групп нередко превышает за рабочую смену 100-120 тысяч кгс · м. Степень развивающегося при таких работах мышечного утомления, последующего за ним перенапряжения нервно-мышечного аппарата и его профессиональной патологии определяется количеством движений за смену и величиной развиваемого мышцами усилия. Если величина суммарной нагрузки превышает некий пороговый уровень (например, 60-80 тысяч движений пальцев за смену), то в результате происходит снижение мышечной работоспособности и возможно развитие профессиональных заболеваний нервно-мышечного аппарата.
|
На всех этапах онтогенеза человека оптимальная деятельность его опорно-двигательного аппарата или нарушения мышечных функций зависят от поступления в организм необходимых ему химических субстратов: белков, углеводов, жиров, витаминов и минеральных веществ, т.е. от структуры питания.
Белки составляют около 15% массы тела, преимущественно находятся в скелетных мышцах. Пока организм человека не лишен полностью своих основных энергетических субстратов (углеводов и жиров), доля белков в энергетическом обеспечении жизнедеятельности не превышает 1-5%. Основное назначение потребления белков - обеспечить рост и поддержание мышечной и костной массы, построение клеточных структур, синтез ферментов. У человека, не подверженного значительным физическим нагрузкам, ежедневные потери белка составляют около 25-30 г. При тяжелой физической работе они возрастают на 7-10 г. Наибольшую потребность в белках человек испытывает в периоды роста организма и при больших физических нагрузках. Минимальное количество белков, необходимое детям 4-7 лет, составляет 3,5-4 г в день на 1 кг массы тела, детям 8-12 лет - 3 г и подросткам – 2-2,5 г. После завершения роста организма человеку требуется около 1 г белков на 1 кг массы тела. Для лиц, выполняющих тяжелую физическую работу, эта норма должна быть на 20-30% больше. Как известно, даже в самых богатых белками продуктах (мясо, яйца) содержание белка не превышает 20-26%. Следовательно, для поддержания полноценного белкового баланса количество потребляемых человеком белковых продуктов по сравнению с приведенными выше нормами потребления белка нужно увеличить в 4-5 раз.
|
Основными источниками энергии при мышечной работе человека являются углеводы и жиры. При «сгорании» 1 г углеводов освобождается 4,1 ккал (17,2 кДж) энергии, 1 г жиров - 9,3 ккал (38,9 кДж). Процентное соотношение использования углеводов и жиров при мышечной деятельности зависит от мощности работы. Чем она выше, тем больше тратится углеводов, а чем меньше - тем больше окисляются жиры. Имеющееся у человека жировое депо способно обеспечить реальные потребности его организма в энергии при работах средней и умеренной мощности в течение многих часов. Несколько сложнее обстоят дела с углеводами.
Дело в том, что работоспособность скелетных мышц находится в прямой зависимости от содержания в их волокнах углеводов (гликогена). В норме в 1 кг мышцы содержится около 15-17 г гликогена. В любом возрасте чем больше гликогена содержат мышечные волокна, тем большую работу они способны совершить. Содержание углеводов в мышце зависит от интенсивности предшествующей работы (их траты), поступления в организм углеводов с пищей, продолжительности восстановительного периода после физических упражнений. Для поддержания высокой работоспособности человека необходимо учитывать следующие общие закономерности, характерные для всех возрастных групп:
1) каким бы ни было количество углеводов в ежедневной диете, при отсутствии физических упражнений содержание гликогена в мышцах меняется незначительно; 2) гликоген в мышечных волокнах исчезает почти полностью при интенсивной работе в течение 40-100 минут; 3) полное восстановление гликогена в мышцах требует 3-4 суток; 4) существует возможность увеличить содержание гликогена в мышцах, а следовательно, и их работоспособность на 50-200%. Для этого надо выполнить мышечную работу субмаксимальной мощности (70-80% от величины МПК) длительностью 30-60 минут (при такой нагрузке гликоген будет в основном израсходован) и затем 2-3 дня использовать углеводную диету (содержание углеводов в пище до 70-80%).
В обеспечении мышечной деятельности ведущую роль играет АТФ. В то же время ресинтез АТФ, а значит, работоспособность мышц во многом зависят от содержания в организме витаминов. При недостатке витаминов В-комплекса снижается аэробная выносливость человека. Это связано с тем, что среди множества разнообразных функций, на которые влияют витамины данной группы, их роль особенно велика в качестве кофакторов в различных ферментных системах, связанных с окислением продуктов питания и образованием энергии. Так, в частности, витамин В1 (тиамин) необходим для трансформации пировиноградной кислоты в ацетил-КоА (активную форму уксусной кислоты). Витамин В2 (рибофлавин) превращается в ФАД, который действует как акцептор водорода во время окисления. Витамин В3 (ниацин) -компонент НАДФ - кофермента гликолиза. Витамин В12 играет важную роль в метаболизме аминокислот (изменение мышечной массы при тренировке) и необходим для образования эритроцитов, транспортирующих кислород к мышечным клеткам для процессов окисления. Функции витаминов В-комплекса столь взаимосвязаны, что дефицит одного из них может нарушить утилизацию других. Недостаток одного или нескольких витаминов группы В снижает мышечную работоспособность. Дополнительное употребление витаминов данной группы повышает работоспособность только в тех случаях, если у человека отмечался их дефицит.
Недостаточное поступление с пищей витамина С также уменьшает мышечную работоспособность человека. Этот витамин необходим для образования коллагена - белка, содержащегося в соединительной ткани. Следовательно, он важен для обеспечения нормальной функции (особенно при больших нагрузках) суставно-связочного аппарата и сосудов. Витамин С участвует в обмене аминокислот, синтезе некоторых гормонов (катехоламины, противовоспалительные кортикоиды), в обеспечении абсорбции железа из кишечника. Дополнительный прием витамина С повышает мышечную работоспособность лишь в случаях, когда имеется его дефицит в организме.
Витамин Е (альфа-токоферол) способствует увеличению концентрации креатина в мышцах и развитию ими большей силы. Он обладает также антиоксидантными свойствами.
Сведения о влиянии остальных витаминов на работоспособность мышц у нетренированных и у спортсменов весьма противоречивы. Однако несомненно, что без приема ежедневной нормы полного комплекса витаминов работоспособность мышц может быть снижена.
Не вызывает сомнения значение минеральных веществ в поддержании высокой мышечной работоспособности. Однако дополнительная потребность в них отмечена лишь для лиц, подверженных длительным и большим физическим нагрузкам в условиях жаркого и влажного климата.
Отрицательное воздействие на двигательные функции оказывает прием алкоголя. Данные по этому фактору риска применительно к деятельности опорно-двигательного аппарата весьма неоднозначны. Еще менее определенны они в отношении воздействия алкоголя на мышечную систему в онтогенезе. Некоторые доказанные положения о влиянии алкоголя на нервно-мышечную систему состоят в следующем:
1) прием алкоголя приводит к усилению процессов торможения в моторной зоне коры головного мозга, ухудшает процессы дифференцировки тормозных процессов при двигательных реакциях, снижает скорость переключения процессов торможения и возбуждения, уменьшает силу процессов концентрации возбуждения и скорость нарастания частоты импульсов в двигательных мотонейронах;
2) при употреблении алкоголя у человека снижаются сила и скорость сокращения скелетных мышц, что приводит к снижению их скоростно-силовых качеств;
3) ухудшаются проявления двигательной координации человека;
4) замедляются все виды реакций на внешние раздражители (свет, звук, и другие);
5) усиливаются вегетативные реакции на ту же, что и до приема алкоголя, мышечную работу, то есть возрастает ее физиологическая «стоимость»;
6) снижается концентрация глюкозы в крови, что вызывает ухудшение функций мышечной системы;
7) уменьшается содержание гликогена в мышцах (даже после однократного приема алкоголя), что приводит к снижению мышечной работоспособности.
Крайне ограничены сведения о влиянии табакокурения на функции опорно-двигательного аппарата. Доподлинно известно лишь, что никотин, попадающий в кровь, негативно влияет на процессы регуляции силы сокращения скелетных мышц, координацию движений, мышечную работоспособность. У курящих в основном показатели МПК ниже, чем у некурящих. Это обусловлено более интенсивным присоединением окиси углерода к гемоглобину в эритроцитах, что замедляет транспорт кислорода к работающим мышцам. Никотин уменьшает содержание витаминов в организме человека, а, следовательно, мышечную работоспособность. При длительном табакокурении теряется эластичность соединительной ткани, уменьшается растяжимость мышц, вследствие чего интенсивные сокращения мышц сопровождаются болевыми реакциями.
Таким образом, наряду со многими отрицательными последствиями курения табака для висцеральных систем и их функций, никотин снижает мышечную работоспособность и уровень физического здоровья курящих людей.
К числу эргогенных средств, то есть средств, повышающих работоспособность, относится кофеин, который содержится в зернах кофе, листьях чая, орехах кола и др. Воздействуя на ЦНС, кофеин усиливает ее возбудимость и вызывает ряд положительных реакций: поднимает настроение; улучшает концентрацию внимания; убыстряет скорость сенсомоторных реакций; снижает утомление и задерживает время его проявления; стимулирует выделение катехоламинов; усиливает мобилизацию из депо свободных жирных кислот; повышает скорость использования мышечных триглицеридов. Благодаря всем этим реакциям кофеин вызывает заметное повышение аэробной работоспособности (езда на велосипеде, бег на длинные дистанции, плавание и др.) По-видимому, кофеин способен также улучшать работоспособность мышц у спринтеров и лиц, занимающихся силовыми видами спорта. Это может быть связано с его способностью усиливать обмен кальция в саркоспазматическом ретикулуме и работу калий-натриевого насоса в мышечных клетках.
Тем не менее, несмотря на указанное влияние кофеина на работоспособность человека, он может вызывать и негативные последствия. У лиц, не привыкших употреблять кофеин, но чувствительных к нему, а также у тех, кто употребляет его в больших дозах, кофеин вызывает повышенную возбудимость, бессонницу, беспокойство, тремор скелетных мышц. Действуя как диуретик, кофеин усиливает обезвоживание организма, нарушая процессы терморегуляции, снижает мышечную работоспособность, особенно в условиях высокой температуры и влажности окружающей среды.
Некоторые спортсмены используют наркотические средства, полагая, что с их помощью можно ускорить процессы восстановления после тяжелых физических нагрузок. С этой целью применяется даже кокаин. Этот симпатомиметик блокирует обратный захват норадреналина и дофамина в центральных синапсах. Отдельные спортсмены считают, что кокаин способствует повышению работоспособности. Однако это ощущение обманчиво. Оно связано с возникающим чувством эйфории, повышающим мотивацию и уверенность в своих силах. Наряду с этим кокаин «маскирует» утомление и болевые ощущения, чем способствует развитию перенапряжений в нервно-мышечном аппарате. В целом доказано, что кокаин не обладает свойствами, повышающими мышечную работоспособность. Нередко спортсмены и люди, увлекающиеся культуризмом («бодибилдингом»), используют для повышения мышечной работоспособности гормональные препараты. С начала 50-х годов началась эра применения анаболических стероидов- синтетических производных андрогенов, а со второй половины 80-х -синтетического гормона роста. В силу наибольшей распространенности и опасности использования для организма остановимся лишь на анаболических стероидах, почти идентичных мужским половым гормонам.
Употребление анаболических гормонов приводит к значительному увеличению общей массы тела и чистой мышечной массы (увеличивается площадь поперечного сечения миоцитов за счет увеличения количества содержащихся в них миофибрилл). При этом повышается сила и работоспособность скелетных мышц.
Следовательно, основной эффект использования стероидных гормонов состоит в увеличении объема мышечной массы (миофибриллярная гипертрофия) и силы сокращения мышц. В то же время эти гормоны практически не влияют на аэробную выносливость человека, скоростные качества его мышц, быстроту процессов восстановления работоспособности после интенсивных физических нагрузок.
Проблема использования стероидных гормонов (что иногда происходит уже в школьном возрасте) - это проблема сохранения здоровья огромного количества людей. Вследствие высокой степени риска для здоровья анаболические гормоны и синтетический гормон роста относят к числу запрещенных препаратов. Основные отрицательные последствия для здоровья принимающих стероидные гормоны заключаются в следующем. Использование синтетических анаболических гормонов подавляет секрецию собственных гонадотропных гормонов, контролирующих развитие и функцию половых желез (яичек и яичников). У мужчин сниженная секреция гонадотропина может привести к атрофии яичек, уменьшению выделения тестостерона и количества спермы. Гонадотропные гормоны у женщин необходимы для осуществления овуляции и секреции эстрогенов, поэтому пониженное содержание в крови этих гормонов в результате применения анаболических стероидов приводит к нарушениям менструального цикла, а также маскулинизации - уменьшению объема груди, огрублению голоса, появлению волос на лице.
Побочным действием употребления анаболических стероидов может быть увеличение предстательной железы у мужчин. Известны также случаи нарушения функции печени, обусловленные развитием химического гепатита, который может перейти в рак печени. У лиц, длительное время употребляющих анаболические стероиды, возможно снижение сократительной функции миокарда. У них происходит значительное снижение концентрации в крови альфа-липопротеидов высокой плотности, обладающих антиатерогенными, т. е. препятствующими развитию атеросклероза, свойствами. Следовательно, применение стероидных гормонов сопряжено с высоким риском возникновения ишемической болезни сердца. Употребление стероидов приводит к изменениям личностных качеств человека, наиболее выраженным из которых является повышенная агрессивность.
Лекция № 3
Тема: Структурно-функциональная организация и возрастные особенности сердечно-сосудистой, кровеносной, лимфатической, иммунной, дыхательной систем человека(1,5 часа)
План
1.Отличительные особенности строения сердца и сосудов.
2.Общая характеристика системы крови и иммунной системы, их возрастные особенности.
3. Возрастные особенности дыхательной системы человека