Адаптация к физическим нагрузкам

Вопрос. Что общего между адаптацией человека к теплу, холоду и адаптацией к физическим нагрузкам?

Ответ. Если тепло, холод, физические нагрузки чрезмерны для организма, т.е. являются стрессорами, то в развитии адаптивных (приспособительных) реакций имеются общие физиологические ме­ханизмы. Они впервые раскрыты Г. Селье (1960) в его учении об общем адаптационном синдроме. Общий адаптационный синдром -это комплекс неспецифических реакций организма на действие раз­дражителя. Он протекает в несколько стадий. Для первой стадии - стадии тревоги - характерна предельная мобилизация физиологи­ческих функций, лежащая на грани нормы и патологии. Достиже­ние адаптивного эффекта в стадии тревоги обеспечивается усиленной продукцией гормонов системы гипоталамус-гипофиз-надпочечники. Увеличение концентрации в крови кортикостероидов препятствует накоплению сахара печенью и мышцами. Он эффективно использу­ется в окислительном цикле и повышает силу сокращения скелет­ной мускулатуры. Адаптивное значение первой стадии стресс-синд­рома может рассматриваться с точки зрения опережающего отражения агрессивного влияния факторов внешней среды. Организм пытает­ся предупредить их разрушительное действие до того, как оно ста­нет необратимым по своим последствиям. При этом неизбежны из­держки. Типичная побочная реакция, которая не имеет адаптивного значения, - появление язв на стенках желудка - результат воздействия гормонов, усиленная секреция которых является надежным механизмом срочной адаптации целостного организма.

Вопрос. В какой мере физиологические сдвиги, характерные для первой стадии стресс-синдрома, определяются обменными процес­сами на клеточном уровне?

Ответ. Основным механизмом возникновения первой фазы стресс-синдрома адаптации являются сдвиги в энергетике клетки, а именно - дефицит основного энергетического материала - АТФ.

Усиление жиромобилизующего действия избыточного количества стресс-гормонов (главным образом гормонов системы гипоталамус-гипофиз-надпочечники), а также повышение энергопроизводств в окислительном цикле компенсирует интенсивные энергозатраты, направленные на поддержание адаптивных сдвигов. Некомпенсируемые энергетические сдвиги, а также накопление продуктов межу­точного обмена активирует биосинтез нуклеиновых кислот и белка. Иначе говоря, первая фаза адаптации несет в себе и элементы долго­временной адаптации, основой которой являются морфологические перестройки, происходящие в результате пластических процессов в клетке.

Вопрос. Всегда ли с пользой для организма заканчиваются адап­тивные перестройки?

Ответ. Полезность адаптивных перестроек несомненна, но они не исключают и возможный срыв адаптации. Например, как бы ни был адаптирован человек к физическим нагрузкам, чрезмерные по величине физические напряжения оказываются ему не по силам. Орга­низм усиленно использует резервы, «ведет поиск» нового состояния относительной устойчивости, но это не приводит к полезному резуль­тату. Функциональные резервы адаптации исчерпываются. Форси­рование нагрузки при занятиях физическими упражнениями могут привести к перенапряжению в работе всего организма или отдель­ных его систем.

Вопрос. Связано ли положительное влияние физических упражне­ний со скоростью адаптивных перестроек в организме?

Ответ. Да, по крайней мере, это справедливо в отношении ос­новных жизнеобеспечивающих систем организма (сердечно-сосуди­стой, дыхательной, эндокринной). Пожалуй, наиболее демонстративный пример срочности адаптивных перестроек дает нам сердечно-сосудис­тая система. Сердце, адаптированное к физической нагрузке, обла­дает высокой сократительной способностью, сохраняет высокую способность к расслаблению в диастоле при высокой частоте сокращений. В фазовой структуре сокращения желудочков сердца у тре­нированных спортсменов в условиях относительного покоя удли­няется фаза изометрического сокращения, а фаза изгнания относи­тельно укорачивается. Это - регулируемая гиподинамия сердца. Она является одним из проявлений «экономизирующего» влияния тре­нировки.

Вопрос. Относятся ли к категории адаптивных перестроек измене­ния в сердечно-сосудистой системе ребенка при рождении?

Ответ. Да, это, пожалуй, самый демонстративный пример стремительной адаптации к меняющимся условиям среды обита­ния. В период внутриутробного развития кислород и питательные вещества поступают в организм плода из тела матери через пупоч­ную вену. Пройдя через печень плода, кровь матери попадает в ниж­нюю полую вену, где смешивается с венозной кровью, притекающей к сердцу от кишечника, тазовых органов, нижних конечностей. Боль­шая часть крови, поступающая по нижней полой вене, через отвер­стие в межпредсердечной перегородке (овальное отверстие) поступа­ет в левое предсердие, куда впадают и легочные вены.

Венозная кровь верхней части туловища и головы через крупный анастомоз (боталлов проток) поступает в нисходящую часть аорты ниже места отхождения от нее сонной и подключичной артерий, т.е. артерий, питающих верхнюю часть туловища. Поэтому в верхнюю часть туловища поступает более насыщенная кислородом материн­ского тела кровь из левого желудочка.

Следствием этого удивительного адаптивного механизма являет­ся интенсивное развитие головного мозга и верхних конечностей. Ребенок появляется на свет со сформированными функциональными системами, обеспечивающими его выживание.

Венозная, насыщенная продуктами межуточного обмена кровь по пупочным артериям попадает в плаценту, где происходит ее обога­щение кислородом материнской крови. В первые дни после рожде­ния овальное отверстие закрывается, а затем постепенно, в течение 5-7 месяцев, зарастает. Предсердия становятся полностью изолиро­ванными друг от друга. Венозная кровь правого предсердия больше не смешивается с артериальной кровью левого предсердия.

Сложнейшие морфофункциональные преобразования в системе кровообращения новорожденного, происходящие буквально на на­ших глазах, свидетельствуют о чрезвычайно высокой способности сердечно-сосудистой системы к адаптивным перестройкам в процес­се жизнедеятельности. Эти изменения происходят в системе его энергообеспечения, в структуре сократительных элементов сердца, в функциональном аппарате регуляции сердечной деятельности.

Вопрос. Применимо ли понятие адаптации к жидким средам орга­низма (например, крови)?

Ответ. Да. Первичной адаптивной реакцией системы крови на физическую нагрузку является изменение в составе форменных элемен­тов крови. Наиболее отчетливыми становятся сдвиги в «белой» крови -лейкоцитах. Миогенный лейкоцитоз характеризуется преимуществен­ным увеличением зернистых лейкоцитов в общем кровотоке. Одно­временно происходит разрушение части лейкоцитов. Структурный материал, образующийся при их распаде, идет на пластические нуж­ды, на восстановление и биосинтез клеточных структур. Приспособи­тельные изменения к физической нагрузке в системе крови обеспечи­ваются как использованием резервных источников пополнения лейкоцитарного ряда, так и утилизацией структурных элементов раз­рушительных лейкоцитов.

Структурные изменения на клеточном и органном уровнях при физических нагрузках начинаются с мобилизации эндокринной функ­ции. Гипоталамус преобразует нервный сигнал реальной или предстоя­щей физической нагрузки в эфферентный, управляющий гормональный сигнал. В гипоталамусе освобождаются гормоны, растормаживающие гормональную функцию гипофиза, а через него - ведущие гормональ­ные системы организма (кора и мозговой слой надпочечников, поло­вые железы, щитовидная и поджелудочная железы).