Влияние физических упражнений на организм человека

Влияние физических упражнений (ФУ) на организм человек многообразно и всесторонне, вопреки мнению обывателей, что ФУ "развивают мышцы".

В.К.Добровольский выявил 4 основных механизма действия ФУ: тонизирую­щего влияния, трофического действия, формирования компенсаций и нормализа­ции функций.

Тонизирующее влияние. Во время выполнения упражнений возбуждаются дви­гательные зоны ЦНС, и это возбуждение распространяется на другие её участки, при этом улучшаются все нервные процессы, хотя в коре головного мозга мы различаем их всего два: возбуждение и торможение. Отмечается усиление функ­ций желез внутренней секреции (ЖВС). Так, увеличение гормонов мозгового слоя надпочечников активирует деятельность многих внутренних органов, увеличе­ние гормонов коркового слоя стимулирует обмен веществ, оказывает противо­воспалительное действие, повышает сопротивляемость организма. Одновремен­но посредством моторно-висцеральных рефлексов⁵ стимулируются вегетативные функции: улучшается деятельность сердечно-сосудистой системы, увеличивает­ся кровоснабжение органов и тканей, активизируются защитные реакции. Тони­зирующее действие физических упражнений усиливается от положительных эмо­ций, возникающих на занятиях физической культуры.

Таким образом, тонизирующее действие заключается в изменении (усилении)

интенсивности биологических процессов в организме под влиянием дозирован­ной мышечной нагрузки. Схематически это выглядит так: от органа или системы (в том числе и мышечной) через подкорковые узлы в ЦНС поступает афферентная (чувствительная) сигнализация о том, что делается в этом органе или системе.

Полученная информация обрабатывается, "анализируется". После чего вы­рабатывается и "доставляется" на место санкционирующая сигнализация, изме­няющая функции "заинтересованных" систем. Например, при уменьшении О₂ во вдыхаемом воздухе или накоплении СО₂ человек начинает чаще дышать - ком­пенсация. При переходе в вертикальное положение из горизонтального учащает­ся пульс - это не только реакция вегетативной нервной системы, но и удовлетво­рение запроса мышц в дополнительном питании и кислороде.

Механизм трофического действия. Как указывалось выше, ФУ стимулируют деятельность всех систем, тем самым усиливается их трофическая функция. При­мером такого действия на регенеративные процессы может служить лечение пе­реломов. Формирование костной мозоли протекает медленно, а структура непол­ноценна. Лишь после того, как больной начинает использовать функциональные нагрузки, происходит перестройка мозоли: лишние тканевые элементы рассасы­ваются, строение костных элементов приходит в соответствие с неповреждённы­ми участками. Если ФУ применять с первых же дней травмы, то регенерация ко­сти значительно ускоряется. ФУ улучшают кровообращение и обмен веществ, спо­собствуют рассасыванию погибших элементов, стимулируют рост соединитель­ной ткани и образование кровеносных сосудов; задерживается атрофия мышц, вызванная гиподинамией. Некоторые упражнения оказывают направленное тро­фическое действие на определённые органы. Так, упражнения для брюшного прес­са улучшают трофику органов брюшной полости.

Формирование компенсаций. Это временное или постоянное замещение нару­шенных функций. Так, при нарушении дыхательной системы компенсация проявля­ется в виде одышки и тахикардии⁶. Во время физической работы одышка усиливает­ся. Занятия физкультурой постепенно развивают компенсации за счёт укрепления дыхательной мускулатуры, увеличения подвижности рёбер и диафрагмы, и автома­тически закреплённого глубокого, но редкого дыхания, которое более экономично.

ФУ совершенствуют функции других органов и систем, участвуют в газооб­мене: улучшается работа сердца и совершенствуются сосудистые реакции, уве­личивается количество эритроцитов и гемоглобина в крови. Эти компенсации позволяют выполнять физическую работу без одышки, хотя структурные измене­ния в лёгких сохраняются.

Увеличивая поток импульсов в ЦНС, физические упражнения не только уско­ряют процесс формирования компенсаций, но делают их более совершенными, так как приспосабливают организм не к состоянию покоя, а к условиям мышеч­ной деятельности. Последняя, как известно, и определяет состояние здоровья.

Механизм нормализации функций. ФУ активизируют различные функции. Вначале они помогают восстановить моторно-висцеральные (двигательно-внут-ренние) связи, которые, в свою очередь, оказывают нормализующее действие на регуляцию других функций, повышая возбудимость двигательных центров в ЦНС. Возбуждение их начинает преобладать над возбуждением других зон и тем са­мым как бы заглушает патологические импульсы, поступающие из больных орга­нов. Создание в коре головного мозга новой, более сильной доминанты⁷ вызыва­ет ослабление и исчезновение ранее доминировавшего "застойного болезненного очага". Так как двигательные центры имеют связь с центрами, регулирующими работу внутренних органов, постепенно восстанавливается и функция последних. Нормализация процессов нервной регуляции под воздействием ФУ подкрепляется активизацией и восстановлением регулирующей функции эндокринной системы.

Совершенствование отдельных систем организма под влиянием направленной физической тренировки

Сердечно-сосудистая система совершенствуется по 4-м факторам.

1. Кардиальный (сердечный) фактор:

• повышается возбудимость и проводимость проводящей системы сердца;

• увеличивается ударный объём сердца, достигающий 100-150 мл, тогда как у нетренированных - 60-80 мл;

• повышается сократительная способность миокарда;

• раскрываются коронарные (сердечные) сосуды, в которые больше посту­пает крови - до 30 мл при каждом ударе сердца, тогда как в покое - всего 6-8 мл. Улучшается питание миокарда, отсюда выражение - "бег от ин­фаркта".

2. Экстракардиальный фактор (внесердечный):

• ускоряется кровоток, что позволяет в единицу времени доставить тка­ням большее количество крови;

• увеличивается количество циркулирующей крови, тогда как в покое цир­кулирует всего 80% из имеющихся 5,5 л крови;

• увеличивается выход крови из "депо" - печени, селезёнки, кишечника, мышц;

• увеличивается присасывающая сила грудной клетки при глубоком дыха­нии, чем облегчается приток венозной крови к сердцу и увеличивается

. его сократительная способность;

• улучшается массирующее действие диафрагмы на печень.

3. Сосудистый фактор:

• раскрываются резервные и дополнительные капилляры, их становится до 300 в 1 мм³ ткани, тогда как в покое - не более 70;

• снижается периферическое сосудистое сопротивление артериальному кровотоку благодаря увеличению общей площади кровоснабжения, от­меченной в предыдущем пункте;

• улучшается венозный кровоток и лимфоток за счёт сокращения мышц и сгибательных движений в суставах (так называемый мышечный насос);

• увеличивается тонус блуждающего нерва, что приводит к уреженшо ЧСС в покое, и продукция гормонов, снижающих артериальное давление;

• повышается активность противосвёртывающей системы крови;

• отмечается развитие коллатеральных (обходных) сосудов, улучшающих трофику миокарда;

• снижается гипоксия тканей. 4. Фактор тканевого обмена:

• ускоряется ресинтез аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), главного энергетического средства; кстати, организм ежедневно "сжигает" до 60 кг креатин-фосфата (КрФ);

• совершенствуется рационализация процессов тканевого обмена;

• увеличивается калиево-кальцевый коэффициент в "пользу" калия, кото­рый способствует расслаблению миокарда в диастоле, что улучшает при­ток крови в желудочки сердца и повышает сократительную способность миокарда;

Признаки тренированного "спортивного сердца":

• брадикардия, или редкий пульс; у М.Исаковой, семикратной рекордсменки мира по конькобежном спорту, пульс был 33 удара в минуту, т.е. сердце боль­ше отдыхало, чем работало;

• синусовая аритмия, свидетельствующая о нормальной реактивности про­водящей системы сердца и узлов, генерирующих сердечный импульс; при­мер: пульс достигает 60-68 уд. в мин., абсолютно ритмичный пульс (ска­жем, только 60 ударов) - явление патологическое;

• спортивная гипертрофия миокарда, т.е. утолщение сердечной стенки; со­провождается увеличением в миокарде К, Са, Р и энергетических веществ, в отличие от компенсаторной гипертрофии сердечных больных, у которых перечисленные признаки отсутствуют;

• спортивная гипотония, т.е. цифры артериального давления невысоки; мы называем "спортивным золотым давлением" величину в 110/70 мм. рт. ст., тогда как верхняя граница нормы достигает 135/85 мм. рт. ст.

• повышенная реституция (восстановление) показателей ЧСС и АД к исход­ным показателям покоя.

Дыхательная система совершенствуется путём:

• улучшения бронхиальной проходимости (например, объёмная скорость выдоха у спортсменов достигает 5-6 л, у не спортсменов - 3-4 л; вдох у спортсменов - 7-8 л, у не занимающихся - до 4-5 л;

• увеличения вентиляции лёгких (минутный объём дыхания, дыхательный объём до 800-900 мл, максимальная вентиляция лёгких в 2 раза выше у тренированных);

• экономизация работы дыхательных мышц путём усиления их мощности и содружественности; так, пневмотонометрия у тренированных может дос­тигать 300 мм. рт. ст., у нетренированных 100-150; силу мышц можно уве­личить с помощью выдоха в воду;

• увеличение жизненной ёмкости лёгких - ЖЕЛ, достигающей у пловцов, лыжников 6,5-7 литров, у не тренированных 4-4,5 л;

• улучшение работы нейрогуморальных механизмов регуляции внешнего дыхания.

Опорно-двигательный аппарат (ОДА) совершенствуется путём:

• увеличения силы мышц, их тонуса, эластичности и упругости; на разрыв такая мышца выдерживает 500 кг;

• увеличения эластичности связочно-суставного аппарата (укрепление сус­тавной сумки);

• перестройки структуры костной ткани, в результате чего кость может вы­держивать давление до 1,5 тонн; перестройка требует увеличения пласти­ческих веществ и энергетических затрат;

• совершенствования деятельности двигательных центров, что ведёт к улуч­шению координации и других физических качеств человека.

Обмен веществ и энергии совершенствуется путём:

• увеличения запасов макроэргов (АТФ и КрФ);

• рационализации окислительно-восстановительных процессов, позволяющих "накапливать" энергию, хотя АТФ синтезируется только тогда, когда она необходима; окисление одной молекулы глюкозы до СО₂ и воды даёт 36 молекул АТФ - малоэффективный источник энергии (особенно для мозга); более эффективный источник - окисление с участием О₂ .Интересно, что "сборка" 1 молекулы протеина требует затрат энергии гидролиза 1500 мо­лекул АТФ, одной молекулы РНК - около 600 молекул АТФ, одной молеку­лы ДНК -120 млн. молекул АТФ! Ежесуточно в организме человека рас­щепляется 56924 г АТФ!

• оптимизации нервных механизмов терморегуляции, контролирующих фун­кции Холодовых и тепловых рецепторов (последних меньше в коже челове­ка), что играет определённую роль в процессе закаливания (одного из средств физического воспитания); известно специфическое участие ионов К и Са в процессе терморегуляции (постоянство концентрации во внеклеточной жидкости, реакция на изменение этого постоянства в заднем гипоталамусе и др.). Вместе с тем, во внутренних органах и мышцах вроде бы отсутству­ют высокочувствительные терморецепторы, хотя температура тела падает строго параллельно уменьшению мышечного тонуса;

• в результате тренировки основной обмен (расход энергии в состоянии по­коя) может повыситься на 22% и понизиться до 25%, что зависит от функ­ционального состояния коры головного мозга;

• увеличения кислородной ёмкости крови: артериальная кровь, притекающая к мышцам, содержит 20 объёмных % кислорода, оттекающая - 14 объемных %,т.е. используется всего 6% и это называется артериально-венозной разницей. В покое она составляет 39 мл/л, при большой работе 145 мл/л. Иногда эта разница доходит до 180 мл/л, т.е. близка к кислородной ёмкости крови. Следовательно, физическая работа способствует увеличению по­требления О₂, значение которого для организма доказывать не приходится. Возникновение в процессе тканевого обмена веществ ацетилхолина, АТФ, адениловой кислоты, гистамина, адреналина играет роль по снабжению О₂ мышц в сосудистых реакциях при физической деятельности;

• под влиянием ионизирующих излучений энергетический обмен понижается;

• регулировать интенсивность энергетического обмена можно также специ­фически динамическим действием пищи (СДДП), при этом наибольшим СДДП обладают белки, затем углеводы и жиры, что проявляется в конце первого часа, нарастая до 3-5 ч. после приёма пищи, и возвращаясь к ис­ходному уровню через 8-12 ч.

Таким образом, систематическая умеренная нагрузка, стимулируя энергообмен, благотворно влияет на сердечно-сосудистую систему, мышцу сердца, ЦНС, лёгкие и т.д. Улучшение питания всех тканей способствует улучшению их функций. Мно­гократно описаны чувства бодрости, радости при мышечной деятельности. Трени­ровка повышает устойчивость организма ко многим неблагоприятным факторам: гипоксии, перегреванию и охлаждению, рентгеновским лучам и радиации, ядам, инфекциям. Известно, что длительный постельный режим приносит больше вреда, чем пользы, даже при стенокардии или инфаркте. В значительной степени оказыва­ется вредным ограничение энергозатрат при гипертонической болезни, нервно-пси­хических заболеваниях и т.д. Известно, что смертность от туберкулёза и болезней сердца у спортсменов значительно ниже, чем у остального населения. Это всё сви­детельствует о том, что систематическая стимуляция энергетического обмена ока­зывает благоприятное влияние на продолжительность жизни.