Реакції на фізичне навантаження - динаміка серцево-судинної системи

Відео: Бізон 1м. силовий тренажер

РЕАКЦІЇ НА ФІЗИЧНУ НАВАНТАЖЕННЯ І РЕЗЕРВИ Серцево-судинної системи
У повсякденному житті регуляція кровотоку при збільшенні активності тканин і органів майже не змінює функціональну продуктивність серцево-судинної системи. Дійсно, перетравлювання їжі, утворення сечі, секреція ферментів або синтез речовин в печінці та інших залозах зовсім або майже не потребує збільшення хвилинного обсягу серця вище його рівня в спокої. Тепловіддача через шкіру може спричинити за собою збільшення кровотоку і хвилинного обсягу. При помірній та тяжкій фізичному навантаженні людини, собаки і коні хвилинний обсяг кровообігу, безпосередньо пов`язаний зі споживанням кисню, значно зростає [1]. У спокої споживання кисню у людини одно 250 см3 / хв, але під час тривалого фізичного навантаження максимальна зареєстрована величина споживання Ог досягає 5350 см3 / хв, т. Е. Цей показник може збільшуватися в 21 разів [2]. Ekllom і Hermansen [3] виявили надзвичайно високі значення хвилинного об`єму серця в окремих спортсменів, який досягав 42 л / хв при максимальному ударному обсязі 212 мл. За 10 с, необхідних, щоб пробігти 10 ярдів (91,33 м), спортсмени споживають кисень зі швидкістю близько 30 л / хв, що еквівалентно потужності в 14,4 кінської сили. Під час цього короткого періоду, проте, утилізується лише приблизно 0,5 л кисню, так що кисневий борг становить близько 5 л. При максимальній фізичному навантаженні величина енергетичних витрат збільшується приблизно в 120 разів у порівнянні зі станом спокою. Fenn підрахував, що при бігу на коротку дистанцію корисна робота еквівалентна потужності 3,95 кінської сили. З цих спостережень випливає, що збільшена утилізація кисню при напруженому фізичному навантаженні може бути досягнута за рахунок: 1) збільшення хвилинного обсягу серця-2) перерозподілу кровотоку від неактивних до активних тканям- 3) збільшення вилучення кисню з крові-4) кисневого боргу.
Збільшена утилізація кисню при фізичному навантаженні
Зміна споживання кисню при переході з положення лежачи до вертикального положення так невелика, що не вимагає зростання хвилинного об`єму серця, а ударний обсяг зазвичай значно зменшується (див. Главу VI). Некваплива ходьба по рівній поверхні злегка збільшує потребу в кисні, але вона може бути легко задоволена (більш докладно це ефект обговорюється в наступних розділах даної глави). Помірне навантаження може успішно виконуватися здоровими людьми при використанні регуляторних механізмів, описаних в попередніх розділах. У будь-якої людини при максимальній фізичному навантаженні протягом декількох хвилин включається в дію цілий ряд механізмів (табл. 7.1).
Постачання кисню збільшується при одночасному зростанні кровотоку через тканини і більш повному вилученні кисню з кожної порції крові, що протікає через тканину.

Таблиця 7.1 Механізми забезпечення збільшеної утилізації кисню при фізичному навантаженні

Про вилучення кисню можна судити по відмінності змісту його в венозної і артеріальної крові. У нормі в артеріальній крові міститься близько 200 см3 кисню на літр крові. Зміст О2 в змішаній венозній крові в середньому дорівнює 150 см3 на 1 л крові. Під час фізичного навантаження в артеріальній крові кількість кисню практично не змінюється, але зміст О2 в венозної крові в більшості тканин значно падає. У покояться м`язах і інших тканинах, метаболічні потреби яких не збільшені, поглинання кисню залишається приблизно на вихідному рівні, але кровотік дещо зменшений внаслідок вазоконстрикції. Завдяки останньої відбувається перерозподіл крові, при якому кров від щодо неактивних тканин (наприклад, черевної порожнини, нирок) відводиться до м`язів, де обмінні процеси посилені. Мабуть, величина цих зрушень кровотоку непостійна і залежить від тяжкості фізичного навантаження, а також і від видових відмінностей. Наприклад, у собак при фізичному навантаженні зменшення кровотоку в черевній порожнині або в нирках зовсім або майже не виявляється, в той час як у людини цей механізм, очевидно, використовується в значно більшому ступені (що буде обговорюватися в наступних розділах).
Збільшення хвилинного об`єму можна досягти шляхом прискорення частоти серцевих скорочень, більшого ударного об`єму або при комбінації обох факторів. Зміни імпульсації, що надходить до серця по симпатичних нервах, в результаті яких виникає тахікардія, впливають і на міокард, викликаючи більш швидкий розвиток напруги і скорочення волокон. Ефекти посиленого розряду симпатичних нервів на шлуночки докладно обговорювалися в розділі III (див. Рис. 3.30 і 3.31). Іншим механізмом, який сприяє збільшенню ударного обсягу, є механізм Франка - Старлинга, згідно з яким при розтягуванні міокардіальних волокон збільшується сила їх подальшого скорочення. Якби міокард шлуночків подовжувався в зв`язку з великим діастолічним розтягуванням при фізичному навантаженні, слід було б очікувати посилення систолічного скорочення. Питома вага впливів симпатичних волокон і механізму Франка - Старлинга є предметом тривалої дискусії, в великій мірі пов`язаної з відмінностями контрольних умов, експериментальних методів, тяжкості фізичного навантаження, видових відмінностей, способів вимірювань та інтерпретації одних і тих же або аналогічних даних. У питанні про те, які з механізмів, що беруть участь в реакціях організму на фізичне навантаження, домінують або мають найбільше значення, важко дійти згоди, в основному через значну мінливості фізіологічних реакцій. З цієї причини механізми адаптації, які виявляються при різних умовах у різних видів тварин і людини, необхідно описувати як можна більш всебічно. Виявлені механізми потрібно потім порівнювати і протиставляти замість того, щоб намагатися робити широкі узагальнення шляхом екстраполяції і раціоналізації. Сучасні методи дослідження забезпечують можливість проводити всебічний безперервний і якісний аналіз більшості серцево-судинних пристосувальних реакцій у собак з хронічно імплантованими датчиками під час виконання ними роботи в тредбане або у вільному поведінці. Такі дослідження дають додаткове уявлення про те, які специфічні вимірювання повинні бути здійснені у здорових і хворих людей для оцінки характеру і ступеня ураження механізмів регуляції серцево-судинної системи. Деякі причини мінливості відповідей у собак очевидні. Експериментально продемонстровано роль центральної нервової системи в виникненні серцево-судинних реакцій на фізичне навантаження, що у великій мірі сприяє варіабельності спостережуваних відповідей. У цьому розділі будуть висвітлені причини відмінностей між адаптацією серцево-судинної системи до фізичного навантаження у людини і у собаки.
Реакція лівого шлуночка на фізичне навантаження у здорових собак
Традиційні уявлення про регуляцію серця при фізичному навантаженні засновані на даних безперервного аналізу роботи лівого шлуночка у здорових собак [4, 5]. Зміни діаметра лівого шлуночка і ефективного тиску в ньому були зареєстровані безпосередньо, і ці дані доповнені змінними величинами, визначеними за допомогою електронно-обчислювальних машин, як показано на рис. 3.18 і 7.1.
На підставі безперервної і одночасної реєстрації цих критичних фізичних змінних можна дати всебічне опис реакцій серця на фізичне навантаження. У собак, повністю відновилися після хірургічної імплантації пристроїв, що вимірюють внутрижелудочковое тиск, можна безперервно реєструвати ударний обсяг і розміри (діаметр або окружність) шлуночків. Щоб отримати якомога повнішу картину послідовних змін роботи шлуночків в положенні лежачи, при нерухомому стані або при виконанні вправ в тредбане, можна обчислити інші важливі показники, однак при цьому виявляються відмінності в реакціях як у різних тварин, так і у одного і того ж тваринного в різний час. Типовим прикладом є характерний ряд відповідей. Одночасний запис різних показників на рис. 7.1 починається з реєстрації їх у спокійно лежить собаки, а потім виявляється послідовність її реакцій на гучний шум, стояння, біг в тредбане зі швидкістю 3 милі на годину (4828 м / ч або ~ 5 км / год) при ухилі 12 ° і знову на положення стоячи, лежачи, повторні вправи, положення лежачи і т. д. на гучний шум відзначається реакція переляку, яка виявляється у вигляді гострого піку на всіх записах, крім діаметра шлуночка (верхня запис) і тривалості систоли (нижня запис).

Відео: Динамічний комплекс йоги

МАЛ. 7.1. СПОНТАННІ ЗМІНИ ФУНКЦІЇ ЖЕЛУДОЧКА.
Функція лівого шлуночка, контрольована по величин як під час постуральной адаптації, методикою, представленою на рис. 3.18, виявляючи і при вправах в тредбане, дає помітні зміни всіх важливих змінних

Відео: Vision VIP-ROFES (РОФЕС) - прилад для домашнього тестування організму

Подібний же пік з`явився на більшості кривих на початку фізичних вправ, реакція, характерна для першого або одного з ранніх експериментів з собакою, яка виконує вправи в тредбане. Початковий пік значно менше виражений при повторенні вправи, а після двох або трьох додаткових проб більшість, якщо не всі показники, швидко зростають до рівня плато і залишаються в цьому положенні протягом решти вправ (без початкового піку). Цей феномен підтверджений в ретельних дослідженнях Ninomiga і Wilson [6]. Вони виявили, що початковий пік для всіх серцевих показників тривав близько 9 с. Величина піку в значній мірі залежала від числа попередніх вправ, швидко зменшуючись при повторних пробах. Рівень плато, який встановлюється під час стану рівноваги, залежить від величини робочого навантаження. Перша відповідь нетренованих собак був чітко пов`язаний з реакцією переляку на рух тредбан. Це вказує на більшу роль центральної нервової системи в варіабельності реакцій на фізичні вправи у собак (і, ймовірно, у людини).
Величина і напрям змін ударного обсягу під час тривалого навантаження у собак залишаються неясними. Наприклад, Wang Marshall і Schepherd [7] при фізичних навантаженнях різної тяжкості майже не виявили змін ударного обсягу, часто змінюють менш ніж на 5% і найбільше на 19%. Зменшення ударного об`єму на початку вправ супроводжувалося помірним збільшенням його при зниженні частоти серцевих скорочень після первинного її збільшення. Мінливість відповідей, що відзначаються у різних тварин і різними дослідниками, ускладнює проблему отримання «загальновизнаного» зразка реакції.
На підставі більш ніж 200 реакцій на стандартну фізичне навантаження [біг в тредбане зі швидкістю 3 милі на годину ( «5 км / год) при ухилі 5 °], зареєстрованих більш ніж у 30 собак,« типову »реакцію шлуночка на помірну навантаження можна уявити так:

1. Частота серцевих скорочень. Швидко без затримки з`являється і утримується протягом всього періоду навантаження тахікардія.
2.  Діаметр лівого шлуночка змінюється незначно. Якщо тварина на початку вправи варто, систолічний викид може злегка збільшуватися і іноді до деякої міри може збільшитися діастолічний розтягнення. В цілому амплітуда скорочень або не змінюється, або збільшується.
3. Систолічний тиск в лівому шлуночку майже завжди збільшується.
4. Діастолічний тиск в лівому шлуночку в певній мірі ізменяется- найбільш часто ці зміни проявляються більш низьким тиском під час ранньої фази швидкого наповнення і більш високим кінцево-діастолічним тиском (ймовірно, через більш енергійного скорочення передсердя) при невеликій зміні середнього предсердного тиску. У деяких випадках діастолічний тиск знижується.
5. Миттєва швидкість аортального кровотоку збільшується особливо в період систоли, коли початкове прискорення різко піднімається до свого максимального значення (див. Також рис. 3.16 і 3.30).
6. Ударний об`єм (інтегрований миттєвий аортальний кровотік) у собак не змінюється або злегка збільшується. На рис. 7.1 представлено характерне для досліджуваних собак збільшення ударного обсягу. У більшості тварин ударний обсяг збільшувався злегка або зовсім не збільшувався при цьому помірному рівні фізичного навантаження. У тих собак, у яких розвивалася значна тахікардія, ударний обсяг під час помірного навантаження іноді зменшувався.
7. Максимальна «потужність» (коефіцієнт корисної роботи) шлуночка збільшується, представляючи комбінований ефект високого максимального кровотоку і шлуночкового тиску.
8. «Ударна р о б о т а» у собак злегка збільшується, відображаючи збільшене желудочковое систолічний тиск, поряд з незміненим або злегка посиленим ударним об`ємом. Збільшення ударної роботи у людини безсумнівно вище, ніж у собаки. Акумульована ударна «робота» ( «робота» за один удар, помножена на частоту серцевих скорочень) визначення вище.
9. Швидкість зміни тиску (dP / dt) набагато більше як під час підйому систолічного тиску, так і при падінні тиску в кінці систоли.

Відео: VIP-ROFES (РОФЕС) - тестування організму і психоемоційного стану

Таким чином, основні зміни в роботі шлуночків у собак весь час фізичного навантаження проявляються комбінацією прискореної частоти серцевих скорочень і більш динамічних скорочень шлуночків, т. Е. Реакцією, характерною для відповіді на посилення симпатичної стимуляції міокарда (див. Рис. 3.30 і 3.31). У наступній частині цієї глави описані основні відмінності між реакціями на фізичне навантаження у собак і у людини.