Тема 3. Адаптація до фізичних навантажень систем виконання руху План

1. Адаптація до фізичного навантаження кісток людини

2. Гіпертрофія та гіперплазія органів

3. Адаптація до фізичних навантажень м’язевої системи

Кісткова системі

Функціональні особливості зростання кістки. Основне положення про функціональну обумовленість зростання кісті сформулював еше з минулому столітті П. Ф. Десгафт, який писав, що кість збільшується в своїх розмірах тим значніше, чим більше діяльність м'язів, що оточують її. З позицій накопичених даних можна уточнити і розширити це положення.

1. Активізуючим зростання кісті впливом володіють пульсуючи, переміжні по своїй інтенсивності дії механічного навантаження. Так проявляють себе навантаження, пов'язані зі скороченням м'язів (виникаючи при скороченні м'яза, вони знімаються при її розслабленні). Статичні навантаження надають подібний ефект при зміні своїй інтенсивності..

2. Механізми зростання костить в довжину і товщину різні. Клітки, які створюють нову кісткову речовину — остеобласти, розташовуються на кордоні двох середовищ: кісткового і хрящового — для подовжнього зростання, кісткового і сполучнонотканинного— для поперечного.

З с у в цих середовищ щодо один одного збуджує мабуть, імпульс до зростання. Як же відбувається? Скорочення м’язів, викликаючи натягнення окістя, в яке вплітаються сухожилля, зміщують її по відношенню до кісткової речовини. Механічні навантаження, що передаються на кістку, викликають в ній напругу, яка призводить до зсуву дзух дотичної середи (кістковою і хрящовою, кістковою чі сполучнотканинной) щодо один одного. Так активується періхондральнє (за рахунок хряща) і періостальне ( за рахунок окістя) кісткоутворення.

3. Механичні навантаження в різній мірі змінюють продольні та п о п е р е ч н і розміри кісток. Перші більшою мірою генетично детерміновані, ниж другі. Тому механичні навантаження більше відбиваються на зростанні кісток в товщину і ширину, ниж в довжину.

4. При зростанні механічного навантаження до певного рівня, кісткоутворення посилюється, при перевищенні цього рівня активність кісткоутворення знижується.

5. Рівень оптимального механічного навантаження залежить від ін-дівідуальних особливостей норми реакції.

Такі основні функціональні закономірності зростання кістки. На їх основі легко осмислити механізми змін, які визначаються в скелеті спортсменів механічними навантаженнями. Ці зміни мають два основні джерела: по-перше, скорочення м'язів викликають зсув окістя відносно кістки, по-друге, при зіткненні кінцівки з будь-якою препоною в відповідності до закону Ньютона о рівності сил дії и протидії в кістці виникають напруження, які передаються від місця удару в напрямку тулубу.

Незаперечним є факт формуючого впливу на організм фізичной, у тому числі спортивной, діяльності.

У еволюційній фазі онтогенезу це відбувається в основному завдяки ростовим процесам в так званих ростових зонах (наприклад, зонах епіфізарного і суглобового хряща, що визначають зростання трубчастих кісток в довжину) під впливом фізичних навантажень. Вони надають не лише л окальний, але і генералізований ефект, опосередкований перебудовою нейроендокрінних систем регуляції.

У с т а б і л ь ній фазі онтогенезу, коли процеси зростання в основному завершені, фізичні навантаження впливають на організм через те, що в ньому здійснюються компенсаторно-прістосувальні процеси.

У і н в о л ю ц ійн і й фазі онтогенезу фізичні навантаження діють на організм, регулюючи процеси старіння в органах і системах.

Адаптація організму включає створення одних структурних утворень і руйнування інших. Компенсаторно-прістосувальні процеси реалізуються по тих же морфологічних законах, які відображені у вченні про регенерацію, тобто оновленні структур організму . Виділяють наступні форми регенерації:

• молекулярну — оновлення молекул;

• внутріорганоїдну — нормалізація будови окремих органел клітини і їх гіпертрофія;

• органоїдну — збільшення числа органел і гіперплазія ядерного аппарату;

• клітинну — ділення клітин.

Перші три форми об'єднують єдиним поняттям внутріклітинна регенерація.

Регенерація, що забезпечує життєдіяльність організму в звичайних умовах, називається фізіологічною, а при ушкодженнях тканин — репаратівной . При повній регенерації дефект заповнюється тканиною, яка ідентична загиблій. При неповній регенерації дефект заповнюєтьсял сполучною тканиною.

В середині XIX ст в морфології були конкретизовані два механізми збільшення розміру органу: гіпертрофія (за рахунок збільшення об'єму клітин) і гіперплазія (за рахунок збуцльшення їх кількості). Проте збільшення будь-якої структури організму завжди грунтується на збільшенні кількості її дрібніших ком-понентов: гіпертрофія клітки пов'язана зі зростанням кількості її органел, гіпертрофія кожної органели пов'язана із збільшенням числа її ультраструктур. Зменшення кількості органелл клітки і самих кліток веде до атрофії.

Поперечні розміри кісток передпліччя у спортсменів змінені більшою мірою, чим подовжні. В процесі занять гімнастикою і боротьбою поперечні розміри збільшуються в большій мірі в ліктьовій кістці, а спортивними іграми і боксом — в променевій. У боксерів і гімнастів голівка променевої кістки досягає найбільших розмірів. У боксерів скорочення м'язів передпліччя тривалі і ліктьова кістка як місце початку м'язів зміцнюється. У гімнастів в кістках кисті виникає напруга, що має змінний характер і що передаються в основному на променеву кістку (ліктьова кість має меншу зону зіткнення з кистю).

При порівнянні акробатів, пловців, штангістів і стрільців з лука встановлено, що довжина її найбільша у пловців, найменьша — у штангістів. Подовження і укорочення її відбуваються в основному за рахунок пясті. При переважно динамічних діях на кисть (волейбол, бокс, плавання) змінюються головний образом подовжні розміри кісток, їх голівка і основа. Так, у боксерів піддаються навантаженням II і III п'ясні кістки. Голівка їх розширюється, а при надмірному навантаженні починає звужуватися. Переважно статичні дії (у гимнастиці, важкій атлетиці, боротьбі) змінюють в основному діафіз кістки: він розширюється, компактна речовина товщає інколи за рахунок кістковомозкової порожнини, яка може звужуватися. Зареєстровано подовження кісток пясті, причому навіть тоді, коли епіфізарні зони з дистального кінця заростають кістковою тканиною. Зростання цих кісток в довжину продовжується за рахунок суглобового хряща. При цьому проксимальні кінці п'ясних кісток при виконанні вправ працюють на розтягування і на стискування, тоді як дистальні – переважно на розтягування. Отже, проксимальні кінці отримують більші навантаженням, ниж дистальні.

Відмінності в змінах окремих розмірів кісток спостерігаються при аналізі розподілу механічних навантажень на них у боксерів і гімнастів. У гімнастів навантаженням піддається діафіз п'ясної кісті (при упорі) або проксимальної фаланги (при вісі на щаблині), у боксерів — голівка п'ясної кісті і основа проксимальної фаланги. Тому у боксерів спостерігаються великі зміни в епіфізах, а у гімнастів — у діафізах кісток.

Функціональні особливості будови кістки. Зміни кістки під дією механічних навантажень укріплюють скелет як механичну конструкцію і підвищують його міцність. Головну роль в цьому грають механізми підокістевого зростання кісток. Їх актівізация і потовщення кістки роблять її міцнішою на вигин і скручування. Із законів механіки відомо, що порожниста колона великого діаметру утримує більший вантаж, ниж опора малого діаметру без порожнини. Подібне пристосування до статичних навантажень спостерігається і в скелеті кінцівок у представників силових видів спорту. Утворення бугрістостей в місцях прікріплення м'язів покращує умови їх роботи (збільшується плече важеля). Розширення епіфізов збільшує майдан стикування кісток в суглобах і полегшує амортизацію механічних струсів.

Пристосування кістки до механічних навантажень виявляється і у внутрішній її будові. Зміцненню діафіза сприяє потовщення його стінки за рахунок утворення нової компактної речовини. Це може відбуватися зсередини — з боку кістковомозкової порожнини або ззовні — сторони окістя. Більш біомеханічно виправданий другий варіант, при якому міцність кісті підвищується за рахунок збільшення зовнішнього діаметру, потовщення компактного шару при незмінній кістковомозковій порожнині (або навіть її розширенні). Перший варіант можливий як компенсаторний в умовах затримки періостального костеутворення.В місцях дії особливо сильних механічних навантажень компактна речовина має шаруватий характер. Зміцнення губча-той речовини кістки проявляється потовщенням його щаблин і перетворенням з мелко- і середнеячєїстого в крупноячєїсте.

Кісткова речовина людини містить велику кількість кісткових трубочок — остеонів. Пристосовуючись до існуючих механичних умов, кістка перебудовується. При цьому нові остеони змінюють свій діаметр і направлення.

Адаптаційні зміни м'язів у спортсменів вивчаються за допомогою біопсії. Тренувальні навантаження роблять виборчий вплив на мікроскопічні компоненти м'язів.Так заняття на велоергометрі по годині в день 4 рази ни тиждень на протязі 5 місяців з навантаженням в 75—90% від МСК збільшують кількість волокон I типа (повільних). При динамічних навантаженнях (біг, плавання) ці волокна піддаються більшому потовщенню, ниж волокна II типа (швидкі). Протилежний характер носять зрушення кровопостачання: кровоносні капіляри побільшуються довкола волокон II типа, що пояснюється гіршою забезпеченистю їх кровоносними капілярами. При помірних навантаженнях розкриваються резервні капіляри, при високих навантаженнях образуються нові. Передбачається, що адаптація м'язів до фізичних навантажень відбувається в основному за рахунок волокон II типа. У жінок встановлена наявність тих же типів м'язових волокон, що і чоловіків, але при меншому їх діаметрі. Кількість волокон з типом аеробного енергозабезпечення (I типа) у них більше.

Абсолютна сила м'язів схильна до великих індівідуальних змін. Сила м'яза або групи м'язів, віднесена до площі поперечного перетину м'язових волокон, характеризує питому силу. Вікова і статева мінливість величини питомої сили невеліка, хоча індивідуальні особливості її мають, ймовірно, спадкову природу.

Практичний інтерес представляє топографія м’язевої сили в осіб різної спортивної спеціалізації. Як приклад можна привести дані про силу згиначів передпліччя (ЗП), розгиначів передпліччя (РП), згиначів плеча (ЗПл), роз-гиначів плеча (РПл), розгиначів тулуба (РТ), згиначів стегна (ЗС). розгиначів гомілки (РГ), згиначів стопи (ЗС). У неспортсменов, гандболістів, велосипедистів і лижників, перерахувавши м'язові групи у міру погіршення сили можна побудувати таку схему.

Неспортсмени: РТ — РС — ЗС — РГ — РПл — ЗС — ЗП — ЗПл - РП - ЗГ.

Гандболісти: РТ — ЗС — РС — РГ — РПл — ЗС — ЗПл — ЗП — РП — ЗГ.

Велосипедисти: ЗС — РТ — РС — РГ — РПл — ЗС — ЗПл — ЗП -ЗГ _ РП-

Лижники: РТ — ЗС — РС — РГ — РПл — ЗПл — ЗП—ЗГ –РП.

У спортсменів сила згинання стопи відносно більше, ніж в неспортсменов. Особливо високий цей показник у велосипедистів . Спортсмени названих спеціалізацій відрізняються співвідношенням: сили згинання гомілки і сили розгинання передпліччя. Проте єдина важлива ознака об'єднує їх: сумарна сила м’язів – згиначів менше, ніж розгиначів. У борців співвідношення сили цих м'язів : для плеча і передпліччя приблизно 1:1.1 —1.5 ,для тулубу ——1: 3.4— 3,5, для стегна і гомілки — 1:3, для стопи — 1:4, у важкоатлетів для стегна і гомілки— 1:4,2 і 1:5.2. у метальників молота—1:5 і 1:4, у стрибунів у висоту— 1:3,9 і 1:4, в пловців— 1:2.7 (і для стегна, і для гомілки).

Про розвиток мускулатури можна побічно судити по обхватах (периметрах) кінцівок. Проте у борців рівень кореляції між силою м'язів, що діють на ліктьовий і колінний суглоби. і периметрами плеча і стегна не перевищив 0.5—0.6 (відповідно ) . Це пояснюється тим, що периметр кінцівки визначається не лише розвитком мускулатури, але також діаметром кістки і підкожним жировідкладенням.