Влияние занятий спортом на скелет

Под влиянием усиленной мышечной деятельности в скелете спортсмена происходят существенные изменения. На состояние скелета оказывают влияние и другие факторы, связанные с занятиями спортом: характерное положение тела спортсмена (у велосипедистов, конькобежцев, боксеров, гребцов и др.), сила давления на скелет (у тяжелоатлетов), сила растяжения при висах, при скручивании тела (у акробатов, гимнастов, фигуристов и др.). При правильно дозированных нагрузках эти изменения обычно бывают благоприятными. В противном случае возможны патологические изменения скелета.

Наиболее простой механизм возникновения у спортсменов изменений скелета можно представить следующим образом. Под влиянием усиленной мышечной деятельности происходит рефлекторное расширение кровеносных сосудов, улучшается питание работающего органа, прежде всего мышцы, а затем и близлежащих органов, в частности кости со всеми ее компонентами (надкостница, компактный слой, губчатое вещество, костномозговая полость, хрящи, покрывающие суставные поверхности костей, и др.).

Все изменения в скелете появляются постепенно. Через год систематических занятий спортом уже можно наблюдать отчетливо выраженные морфологические изменения костей. Наиболее выражены они в первые два года занятий. В дальнейшем эти изменения стабилизируются, но внутренняя перестройка скелета происходит на протяжении всего тренировочного процесса. При прекращении активной спортивной деятельности приспособительные изменения костей остаются довольно продолжительное время.

Изменения, происходящие в скелете под влиянием занятий спортом, касаются и химического состава костей, и внутреннего их строения, и процессов роста и окостенения.

Кости, несущие большую нагрузку, богаче солями кальция, чем кости, несущие меньшую нагрузку. Опыты с радиоактивным фосфором показали, что у животных, которые переносили большую беговую нагрузку, содержание его увеличивалось, причем больше в костях, расположенных ближе к опорной поверхности и испытывав­ших большую механическую нагрузку. На рентгенограммах кости спортсменов имеют более четкий рисунок, чем кости не спортсменов, что объясняется большей оссификацией костной ткани, лучшим насыщением ее минеральными солями.

Под влиянием занятий спортом изменяется внешняя форма костей. Они становятся массивнее и толще за счет увеличения костной массы. Все выступы, гребни, шероховатости выражены резче. Эти изменения зависят, естественно, от вида спорта. Так, у тяжелоатлетов кости массивнее, нежели у гимнастов, у гимнастов массивнее, чем у пловцов, особенно в верхнем отделе скелета и верхних конечностях. У пловцов плохо выражена шейка плечевой кости, у гребцов-байдарочников – шейка лучевой кости. У тяжелоатлетов могут наблюдаться изгиб всего диафиза лучевой кости, утолщение ключицы, лопатки, изменения рукоятки грудины, тел позвонков; у боксеров – головок – пястных костей, особенно второй и третьей. При усиленной физической нагрузке, выходящей за пределы нормы, в костной ткани постепенно могут возникать изменения, граничащие с предпатологическим и патологическим состоянием, наблюдаются явления изнашивания, изменения формы головок костей, появляются краевые разрастания костей в области суставов, места разрежения костного вещества и т.п.

Изменений внутреннего строения кости под влиянием занятий спортом выражаются, в частности, в утолщении ее компактного вещества. Причем утолщение обычно больше в тех костях, на которые падает наибольшая нагрузка. Оно может быть равномерным по длине всей кости или на одной стороне, чаще в местах фиксации мышц. Изменения компактного вещества бывают симметричными и асимметричными. Даже на одной и той же кости они могут быть неодинаковыми. У гимнастов эти изменения больше выражены в плечевой кости и костях кисти; у теннисистов – в костях правой верхней конечности, особенно в лучевой кости, а также в области 1-й и 2-й пястных костей (в связи с захватом ракетки). Под влиянием статических нагрузок происходят большие изменения скелета, чем под влиянием динамических нагрузок, хотя прочность кости остается высокой за счет усиления остеонизации – увеличения ко­личества остеонов и их сильной связи фибриллами. Установлено, что остеонизированная кость является более дифференцированной, совершенной, прочной по сравнению с пластинчатой костью, в которой остеонов меньше. Поэтому изменения компактного вещества могут происходить и без его утолщения, без изменения диаметра кости.

Губчатое вещество кости также претерпевает определенные изменения. В связи с выполняемой функцией костей в организме различают: крупноячеистое, среднеячеистое и мелкоячеистое строение губчатого вещества. Под влиянием усиленной нагрузки на кость перекладины губчатого вещества становятся толще, крупнее, ячейки между ними больше (в старшем возрасте ячейки тоже становятся больше, но перекладины тоньше). Так, у не занимающихся спортом губчатое вещество костей предплюсны имеет среднеячеистое или даже мелкоячеистое строение, у футболистов, тяжелоатлетов – крупноячеистое; губчатое вещество костей запястья у не занимающихся спортом имеет мелкоячеистое строение, у гимнастов, акробатов – крупноячеистое. Меняется и архитектоника губчатого вещества. Различная функция мышц не только в силе, но и в направлении тяги, действие силы тяжести, т.е. увеличение веса тела (например, у тяжелоатлетов), смещение оси центра тяжести, т.е. перераспределение силы тяжести (у велосипедистов, конькобежцев, боксеров), изменения характера движения – различные виды отталкивания (с носка, наружного края стопы) и приземления – все это видо­изменяет структуру губчатого вещества, может даже способствовать образованию новых силовых линий из перекладин губчатого вещества, не свойственных обычно человеку (в пяточной кости у конькобежцев).

В связи с утолщением компактного вещества костномозговая полость уменьшается. При больших статических нагрузках она уменьшается почти до полного зарастания. У не занимающихся спортом ширина компактного слоя, как правило, меньше ширины костномозговой полости на том же уровне кости. У спортсменов же отношения могут быть обратными. Надо полагать, что в связи с уменьшением мозговой полости в костях количество желтого костного мозга уменьшается, а количество красного костного мозга увеличивается. Поскольку красный костный мозг является источником эритроцитов, увеличивается и количество гемоглобина, обес­печивающего организм кислородом, который столь необходим организму спортсмена при выполнении физических упражнений.

Надкостница под влиянием физических нагрузок становится более прочной – утолщается, особенно у футболистов и тяжелоатлетов, но одновременно приобретает эластичность, в ней увеличи­вается количество сосудов, остеогенная функция ее повышается.

Переломы у спортсменов срастаются быстрее. Суставной хрящ, покрывающий суставные поверхности костей, может утолщаться, что усиливает его амортизационные свойства и уменьшает давление на кость. Что касается влияния двигательной деятельности на рост и процессы окостенения, то большинство авторов считают, что дозированные физические нагрузки приводят к активизации зон роста, интенсивному делению хрящевых клеток, быстрому росту трубчатых костей. Например, у гимнастов и боксеров кости кисти длиннее. Процесс синостозирования у юных спортсменов длится дольше, чем у не занимающихся спортом детей того же возраста. Чрезмерные нагрузки вначале активизируют рост костей, но уменьшают длительность процессов синостозирования. Изменения, происходящие в соединениях костей под влиянием тренировок, выражаются в увеличении подвижности в связи с лучшей растяжимостью мягких тканей соединений, связок и мышц, лежащих на стороне, противоположной движению, и увеличении силы мышц, обусловливающих движение. Подвижность в отдельных суставах изменяется избирательно, в зависимости от вида спорта. Так, для гимнастов, акробатов характерна большая подвижность во всех соединениях, для теннисистов – подвижность в суставах кисти, для гандболистов – в соединениях костей верхней конечности, для пловцов – костей пояса верхней конечности, для хоккеистов – костей нижней конечности, для легкоатлетов – подвижность стопы и т.п.