Физиологические механизмы газотранспортной системы крови при физических нагрузках и гипоксических воздействияхСтраница 2
Заключительным этапом транспорта кислорода является потребление его тканями («V» кислорода). Согласно правилу Фика, потребление кислорода тканями рассчитывают как произведение сердечного выброса и артериовенозной разницы в содержании кислорода.
Теоретически величина «D» кислорода является максимальным потреблением кислорода «V» кислорода. Однако на практике ткани не могут использовать весь доставленный кислород и среднее потребление кислорода тканями составляет около 250мл/мин, таким образом в стабильном состоянии доставка кислорода примерно в 4 раза превышает потребление его тканями. Примерно 25 % кислорода экстрагируется из артериальной крови тканями и остальной кислород возвращается к сердцу в составе смешанной венозной крови.
Функциональные изменения в организме при физических нагрузках
При мышечной работе дыхание значительно увеличивается – растет глубина дыхания (до 2-3л) и частота дыхания (до 40-60 вдохов в минуту), МОД при этом может увеличиться до 150-200л/мин
Сердечно-сосудистая система тоже претерпевает изменения – увеличивается систолический объем крови (у спортсменов при больших нагрузках до 150-200мл), растет МОК (до 35л/мин у спортсменов). Происходит перераспределение крови в пользу работающих органов, главным образом скелетных мышц, а так же легких, активных зон мозга и снижение кровоснабжения внутренних органов и кожи. Перераспределение крови тем более важно, чем мощность работы. Количество циркулирующей крови при работе увеличивается за счет ее выхода из кровяных депо. Увеличивается скорость кровотока, а время кругооборота крови снижается вдвое. Увеличивается отдача кислорода из крови в ткани. Соответственно, становится больше артериовенозная разность по кислороду и коэффицент использования кислорода.
Рост кислородного долга при передвижении спортсменов на средние и длинные дистанции сопровождается увеличением в крови концентрации молочной кислоты и снижение рН крови. В связи с потерей воды и увеличением количества форменных элементов повышение вязкости крови достигает 70 %.
Физическая работа делится на два вида, динамическую и статическую.
Динамическая работа выполняется тогда, когда в физическом смысле происходит преодоление сопротивления на определенном расстоянии (езда на велосипеде). При положительной динамической работе мускулатура действует как «двигатель», а при отрицательной динамической работе она играет роль «тормоза» (например, при спуске с горы) Статическая работа производится при изометрическом мышечной сокращении. Так как при этом не преодолевается никакое расстояние, в физическом смысле это не работа; тем не менее организм реагирует на нагрузку физиологическим напряженней. Проделанная работа в этом случае измеряется как произведение силы и времени.
Физическая активность вызывает немедленные реакции различных систем органов, включая мышечную, сердечно-сосудистую и дыхательную. Это быстрые адаптационные сдвиги. Эти сдвиги обусловлены изменением большого количества параметров, в частности, изменением мышечного кровоснабжения. В покое кровоток в мышце составляет 20 40 мл • мин - ' • кг - '. При экстремальных физических нагрузках эта величина существенно возрастает, достигая максимума, равного 1,3 л-мин - 1 •кг - 1 у нетренированных лиц и 1,8 л-мин - ' -кг - ' у лиц, тренированных на выносливость. Кровоток усиливается не мгновенно с началом работы, а постепенно, в течение не менее 20-30 с; этого времени достаточно, чтобы обеспечить кровоток, необходимый для выполнения легкой работы. При тяжелой динамической работе, однако, потребность в кислороде не может быть полностью удовлетворена, поэтому возрастает доля энергии, получаемой за счет анаэробного метаболизма.
Обмен веществ в мышце. При легкой работе получение энергии происходит по анаэробному пути только в течение короткого переходного периода после начала работы; в дальнейшем метаболизм осуществляется полностью за счет аэробных реакций с использованием в качестве субстратов глюкозы, а также жирных кислот и глицерола. В отличие от этого во время тяжелой работы получение энергии частично обеспечивается анаэробными процессами. Сдвиг в сторону анаэробного метаболизма (приводящего к образованию молочной кислоты) происходит в основном из-за недостаточности артериального кровотока в мышце, или артериальной гипоксии Кроме этих «узких мест» в процессах энергообеспечения и тех, что временно возникают сразу же после начала работы, при экстремальных нагрузках образуются «узкие места», связанные с активностью ферментов на различных этапах метаболизма. При накоплении большого количества молочной кислоты наступает мышечное утомление. После начала работы требуется некоторое время для увеличения интенсивности аэробных энергетических процессов в мышце. В этот период дефицит энергии компенсируется за счет легкодоступных анаэробных энергетических резервов (АТФ и креатин-фосфата). Количество макроэргических фосфатов невелико по сравнению с запасами гликогена, однако они незаменимы как в течение указанного периода, так и для обеспечения энергией при кратковременных перегрузках во время выполнения работы.