Адаптаційні реакції організму, які підтримуютьстабільність гомеостазу

Адаптація до фізичних навантажень під час м'язової діяльності в усіх випадках є реакцією цілісного організму, проте специфічні зміни в тих або інших функціональних системах можуть бути виражені по-різному.

В умовах спортивного тренування, коли відбувається тривала адаптація організму до фізичних навантажень, мають місце зрушення в системі кровообігу. Ці зміни виникають безпосередньо під час м’язової діяльності, зберігаються в організмі тривалий час і сприяють формуванню економнішого типу реагування мікросудин. Використання специфіки тренувань у тому або іншому виді спорту зумовлює специфічні, характерні для них особливості мікроциркуляції.

Тренування на витривалість визначається чіткими фізіологічними характеристиками (табл. 2).

Процеси адаптації в умовах тренувального процесу істотно залежать від його типу. Працездатність за умови постійного обсягу тренування істотно зростає на початковому етапі. Надалі працездатність підвищується до певної межі — межі працездатності. Подальше підвищення можливе лише у разі збільшення обсягу тренувань.

Максимум працездатності — це стабільний рівень, який досягається шляхом граничного збільшення обсягу навантаження і має тимчасовий характер.

Таблиця 2 — Параметри рівня тренованості у чоловіків віком 25 років із масою тіла 70 кг (за: Ульмер, 1996)

Параметр	Нетренований	Тренований
Частота серцевих скорочень у спокої лежачи, УДХВ'1	80	40
Максимальна частота скорочення серця, 180 ХВ*1 Ударний об’єм у спокої, млі Максимальний ударний об’єм, мл ! СерЦеВИЙВИКИД У СПОКОЇ, Л'ХВ"1 1 ..Л'А Максимальний серцевий викид, л'хв*1 ~І 18		180 _ _ ” 140 190 7 5.6 35
Об’єм серця, мл . _ Маса серця, г	_700_ 300	1400 500
Максимальний хвилинний об’єм дихання, л-хв1	100	200
Максимальне споживання кисню, лхв1	2,8	5,2
Об’єм крові, л	5,6	5,9

Щоб оцінити ступінь адаптованості спортсмена, необхідно знати початковий стан тренованості. При цьому дані показники носять чітко виражений індивідуальний характер.

Головний чинник у працездатності — адекватне надходження кисню в м’язи, що визначається максимальним серцевим викидом. При цьому зміни в системі крові у спортсменів пов’язані не тільки з активацією роботи органів кровообігу, а й з якісним та кількісним складом периферичної крові в цілому. Під час розвитку адаптаційних реакцій периферичної крові на стресові чинники виділяють два періоди.

Перший період продовжується протягом 12 год. У цей час у периферичній крові спостерігається зниження вмісту лейкоцитів, лімфоцитів і підвищення вмісту еозинофілів; виникає лейкопенія. Ці зміни неспецифічні і характерні для всіх видів стресу. Вони пов’язані зі значним виходом клітин з потоку крові та осіданням їх у місцях функціонування, що може трактуватися як захисна реакція організму. Усі ці зміни нормалізуються протягом однієї доби.

Другий період визначається специфікою дії. Проте загальними ознаками є активація дозрівання еритроцитів, підвищення вмісту лейкоцитів та лімфоцитів. При цьому, якщо на стадії другого періоду застосувати стресові дії, то зміни будуть менш вираженими, що дозволяє організму формувати економнішу відповідь за рахунок мобілізації зрілих клітин, що знаходяться в судинах, без залучення кровотворних органів.

У випадку дії стресових чинників під впливом адаптивних гормонів надниркових залоз та гіпофізарно-адреналової системи стимулюється викид з тимусалімфоїдних клітин у периферичну кров. Підвищений тонус симпатичної нервової системи супроводжується стимуляцією а-адренорецепторів у селезінці, що веде до скорочення гладкої мускулатури її капсули і викиду в периферичну кров лімфоцитів. При цьому р-адренорецептори стимулюють кістковомозкове кровотворення, яке зумовлює надходження в периферичну кров еритроцитів та фагоцитуючих клітин. На рисунку 2 показано можливі механізми адаптаційних реакцій периферичної крові за умови фізичних навантажень.

За багаторазової дії стресових чинників реакція системи крові має певні особливості. Зміни розвиваються поступово, протягом трьох періодів, що відповідають стадіям загального адаптаційного синдрому:

• перша стадія — тривоги або мобілізації — зменшення вмісту клітин у лімфоїдних органах і зниження числа гранулоцитів (клітин, що фагоциту-ють) у кістковому мозку. Зміни в периферичній крові не завжди виражені;

• • 

  Рисунок 2 — Механізми формування адаптаційних реакцій периферичної крові

  друга стадія — резистентності — припинення зниження числа клітин як у кістковому мозку, так і в периферичній крові;

третя стадія — виснаження — повторне зниження вмісту клітин в різних відділах системи кровообігу, а у ряді випадків — до рівня, несумісного з життям

В основі адаптації організму до змінних умов зовнішнього або внутрішнього середовища лежить метаболічна адаптація. Під час фізичних навантажень швидкість метаболізму зростає в прямій залежності від їх обсягів. При цьому інтенсивність обміну в стані спокою становить: для чоловіків 9600 кДж’Доба'¹, для жінок 8400 кДж-доба'¹. Стандартною одиницею інтенсивності обміну речовин у дорослої людини прийнято величину, яка дорівнює 4,2 нДж-к^'-год'¹ (1,28 Вт).

Для визначення інтенсивності обміну використовують чотири стандартні умови вимірювання:

• інтенсивність обмінних процесів має добовий діапазон коливань — зростає вранці і знижується в нічний час;

• інтенсивність обмінних процесів зростає в умовах фізичного та розумового навантаження;

• інтенсивність процесів обміну підвищується під час вживання та в процесі перетравлювання їжі;

• інтенсивність обміну зростає за умови відхилення температури навколишнього середовища від комфортної (що виходить за межі звичної для організму людини температури);

• в умовах голодування інтенсивність обміну змінюється внаслідок зниження функціональних можливостей печінки.

У спортсменів інтенсивність обміну може значно зростати, але у межах невеликого тимчасового інтервалу. Дані процеси особливо показові, коли порівнюють інтенсивність обміну у бігунів на короткі дистанції і марафон-ців. Під час спринтерського бігу інтенсивність обміну становить 22 кВт, а марафонського — близько 1,3 кВт. Отже, чим довша дистанція, тим нижча інтенсивність обміну.

Нижче наведено інтенсивність обміну речовин у різних видах спорту (заЙрігегеїаІ., 1982):

Вид спорту	Інтен-ть обміну, Вт	Вид спорту	Інтенсивність обміну, Вт
їзда на велосипеді, Велосипедні гонки, Футбол, Гандбол, Волейбол, Плавання,	545 1735 790—1040 885 380-640 460	Веслування, Лижний спорт,жінки, Чоловіки, Бігжінки, Чоловіки. Теніс,	1715 2130 3100 1285 1435 490—1100

Інтенсивні фізичні навантаження прискорюють обмінні процеси з метою отримання енергії, яка б забезпечила роботу м’язів. Під час короткочасних фізичних навантажень енергія утворюється за рахунок розщеплення вуглеводів, а під час тривалих навантажень — за рахунок розщеплення жирів. Очевидно, що дані процеси пов’язані з виснаженням резервів вуглеводів. Підтвердженням цьому є зниження у кілька разів концентрації глюкози в крові у нетренованих осіб під час інтенсивних короткочасних навантажень.

За умови адекватної тренованості й адаптації у спортсменів подібне зниження концентрації глюкози не спостерігається, оскільки у них посилюється здатність до використання жиру як енергетичного субстрату. У тренованих спортсменів в умовах адаптації до фізичних навантажень енергетика м’язів забезпечується майже винятково за рахунок розщеплення жирів.

Як уже було сказано раніше, регуляцію всіх життєво важливих функцій організму забезпечують ендокринна і нервова системи. Відмічено, що статеві гормони підвищують працездатність. У разі зниження функції надниркових залоз знижується і працездатність. Експериментально на тваринах показано зв’язок між станами надниркових залоз і м’язової тканини: чим. більша рухова активність, тим більша маса надниркових залоз. Знижується рухова активність і за умови порушеної функції щитоподібної залози.

На рисунку 3 показано ендокринні регуляторні механізми з підтримання гомеостазу в умовах фізичних навантажень

Швидка стомлюваність розвивається у разі порушення продукції кортикотропного гормону і кортикостероїдів. За умови хронічного стомлення встановлено зниження концентрації адреналіну і норадреналіну в тканинах та периферичній крові.

.

Рисунок 3 — Механізми ендокринної регуляції гомеостазу під час фізичних навантажень

Глюкокортикоїди відіграють важливу роль в адаптації організму до значної м’язової діяльності. Під час інтенсивного фізичного навантаження визначається підвищення активності кори надниркових залоз та збільшення в крові вмісту кортизолу і кортикостерону.

Значні спортивні навантаження впливають на ендокринну регуляцію в організмі людини. Під впливом катехоламінів в умовах стресу відбувається швидка мобілізація наявних джерел енергії, що пов'язано з посиленням глікогенезу і надходженням глюкози в кров. Для відновлення рівноваги в організмі потенціюється підвищення концентрації глюкокортикоїдів для утворення глікогену з невуглецевих сполук та запобігання глікемії. Глюкокортикоїди стимулюють мобілізацію і розщеплення білків, що може призвести до негативного азотистого балансу й утворення продуктів окиснювальної модифікації білків та оксиду азоту, які значно впливають на активність імунної системи (зниження кількості фагоцитуючих клітин, формування схильності до аутоімунних захворювань). При цьому активізація процесів перекисного окиснення ліпідів з утворенням вільних перекисних радикалів може сприяти значному порушенню в системі імунологічної реактивності.

Сьогодні достеменно встановлено, що всі відомі нейропептиди мають регуляторний вплив на реакції взаємодії між нервовою, ендокринною та імунною системами організму під час формування адаптаційних реакцій у відповідь на фізичні навантаження. Оптимізація цих взаємовпливів надзвичайно важлива, оскільки на спортсменів окрім фізичних навантажень має вплив психоемоційний стан, який супроводжується імунодепресією.

Про вплив спортивних навантажень на імунітет у науковій літературі не існує єдиної точки зору. Результати ранніх досліджень засвідчили, щозаняття фізичною культурою і спортом мали сприятливу дію, зумовлюючи .зниження захворюваності, збільшення тривалості життя, поліпшення показників природного імунітету. Натомість у роботах, проведених у 1970—1980-х роках, було показано, що сучасний спорт вищих досягнень може мати і пригнічуючу дію на імунну систему.

Проведені дослідження в цілому свідчать про залежність показників імунологічної реактивності організму від обсягу та інтенсивності навантажень. За умови помірних за обсягом фізичних навантажень показники імунітету підвищуються. Чим більша інтенсивність фізичних вправ, тим нижчою може бути імунологічна реактивність організму. Водночас мінімальні за енерговитратами фізичні навантаження залишають стабільними показники імунітету і навіть мають певний стимулюючий вплив на імунну систему.

У ранніх роботах було встановлено, що вже під час одноразового м’язового навантаження спостерігалися певні зміни у низці імунологічних показників. Було доведено, що тренувальні навантаження підготовчого періоду викликали незначні коливання імунологічних показників, причому у разі деякого їх зниження останні поверталися до початкових значень відразу після одного дня відпочинку або зменшення інтенсивності навантаження.

Натомість під час підготовки до змагання імунний статус спортсменів змінювався значно. Найістотніші зміни імунологічних показників були отримані нами при дослідженні місцевого й загального імунітету у спортсменів упродовж місячного тренувального циклу, що включав змагання, тобто періоду безпосередньої підготовки до відповідальних стартів сезону. Було встановлено, що гранично переносимі за інтенсивністю та обсягом тренувальні навантаження призводили до різкого зниження рівнів нормальних антитіл, імуноглобулінів А-, М-, О-класів, секреторного імуно- глобуліну А, лізоциму і загального білка, тобто дуже важливих елементів імунної системи, що забезпечують захист від захворювань. Зниження цих показників було ще суттєвішим після участі спортсменів у відповідальних змаганнях. На основі аналізу індивідуальних імунологічних показників було встановлено явище повного, такого, що настає протягом 1—2 год з моменту дії на людину гранично переносимих фізичних і психоемоційних навантажень, зникнення з крові і біологічних секретів нормальних антитіл та імуноглобулінів. Тобто фактично наставав функціональний параліч імунної системи і вона різко знижувала свої функціональні можливості захисту організму від захворювань.

Як уже було сказано раніше, сучасний спорт вищих досягнень може мати пригнічуючу дію на імунну систему. При цьому імунологічна реактивність залежить від обсягу та інтенсивності навантажень. Крім того, має значення і ступінь вираженості психоемоційного компонента.

Існує певна динаміка зміни імунного статусу. Запропоновано класифікацію фаз адаптації імунітету до навантажень.

Фаза мобілізації спостерігається, коли тренувальні навантаження мають інтенсивність за пульсовим режимом не більше 160 уд-хв¹ і переважає так звана аеробна продуктивність. Імунологічні резерви організму мобілізуються в цей період. Кількість гострих респіраторних захворювань у спортсменів зменшується до мінімуму, значно поліпшуються їхнє загальне самопочуття та працездатність.

Фаза компенсації спостерігається в період збільшення інтенсивності навантажень за наявності ЧСС у обстежуваних вище 160 уд-хв'¹ та тижневій тривалості роботи до 12 год. Основні ефекти полягають у компенсаторному підвищенні одних імунологічних показників за умови одночасного зниження інших. Фізіологічний захист організму залишається практично на такому самому рівні, що і у попередній фазі, мабуть, через мобілізацію резервів імунологічних механізмів. Захворюваність у цій фазі достовірно не відрізняється від захворюваності у фазі мобілізації.

Фаза декомпенсації спостерігається в період високих навантажень — 80—90 % максимально можливих із великими обсягами (8—10 год на тиждень), у період змагання, коли ЧСС досягає значень, вищих 170 уд-хв '. Основні відмінності цієї фази полягають у різкому зниженні всіх показників імунітету. Фізіологічні резерви імунної системи перебувають на межі виснаження. Захворюваність у цій фазі досягає свого піка. Виникає вторинний імунодефіцит.

Фаза відновлення спостерігається у післязмагальний період, після значного зниження інтенсивності фізичних навантажень, а також у початкові періоди подальших тренувальних циклів. Показники імунологічного і гормонального статусу поступово повертаються (або майже повертаються) до початкових рівнів попереднього циклу.

Резервні можливості імунної системи в перші дві фази ще ефективно захищають організм від інфекцій. Перехід у третю фазу зумовлює наростання м’язово-емоційного стресу, характерного для навантажень у сучасних умовах підготовки спортсмена, що спричиняє зниження імунологічної реактивності організму і викликає прояви респіраторної інфекції. Але навіть за умови гранично переносимих фізичних та психоемоційних навантажень повністю зникають (протягом однієї-двох годин з моменту дії навантажувального чинника) з крові і біологічних секретів нормальні антитіла та імуноглобуліни, тобто фактично спостерігається функціональний параліч імунної системи. У 13,5 % обстежуваних не вдавалося тестувати нормальні антитіла в період відповідальних змагань, тоді як у перехідний період підготовки вони визначалися в досить високих титрах (1/128—1/256). У період змагання у певної частини спортсменів зникали також імуноглобуліни різних класів (І£А — у 7,9 %, секреторний І£А — у 5,1 %, 1^ — у 6,5 %).

Режими навантажень, за яких настає фаза виснаження резервних можливостей імунної системи, індивідуальні для кожного спортсмена і залежать від багатьох чинників, у тому числі і його генотипу. Ця обставина робить безперечною необхідність імунологічного контролю за професійними спортсменами. Крім того, напруження імунної системи у спортсмена на тлі фізичного навантаження можливе за наявності таких станів:

• алергії;

• гострих інфекцій (ГРЗ, грип, гастроентерит тощо);

• осередків хронічної інфекції (грибкові ураження шкіри, слизових оболонок, карієс, герпес, тонзиліт, гайморит, отит тощо);

• дисбактеріозу;

• тренувань в умовах середньогір’я, сходження в гори;

• тимчасового десинхронозу (різниця в 4—5 год в умовах зміни часового поясу під час переїздів, перельотів).

Наведені дані дозволили виявити загальну тенденцію адаптації імунної системи людини до фізичних навантажень.

В умовах надмірних фізичних навантажень створюються передумови для порушення функцій основних органів та систем організму спортсмена, що може призвести до патологічних станів не тільки опорно-рухового апарату, а й організму в цілому.

Рисунок 4 — Взаємозв’язок адаптаційних процесів в організмі людини

Таким чином, тренер повинен формувати в організмі спортсмена єдину цільову функціональну систему, свідомо включивши до її ансамблю усі необхідні для неї зовнішні й внутрішні компоненти, які за інших умов можуть бути включені в інші функціональні системи.

Усі зусилля слід підпорядкувати досягненням конкретного результату, оскільки засоби і методи, підібрані на підставі структури конкретної спортивної діяльності, мають більшу дієвість порівняно з універсальними методиками, діапазон розширення яких, з огляду теорій адаптації і функціональних систем, є безперспективним.

Використання постулатів системної фізіології і медицини у вирішенні численних завдань, що стоять перед спортивними педагогами, фізіологами, лікарями, може дати можливість досконалішого управління тренувальним процесом, процесами відновлення після тренувальних і змагальних навантажень, підвищення спортивної працездатності, що зрештою неминуче приведе до досягнення спортсменом високих спортивних результатів.

На рисунку 4 показано взаємозв’язок адаптаційних процесів в організмі людини, що дозволить, на наш погляд, краще зрозуміти й успішніше використовувати в спортивній діяльності ці постулати.

Контрольні запитання і завдання

1. Дайте визначення поняття ^иадаптація”.

2. Що таке стрес-реакції або стрес-синдром?

3. Які зміни в організмі відбуваються під час стресу?

4. Які ви знаєте адаптаційні реакції?

5. Що таке дистрес?

6. Дайте визначення поняття“функціональна система організму".

7. Охарактеризуйте типи м'язових волокон.

8. Яка роль нервової системи в регуляції рухової діяльності?

9. Дайте характеристику метаболічної адаптації.

10. Які зміни в периферичній крові відбуваються під впливом фізичних навантажень?

11. Яка роль імунної системи в адаптаційних процесах, що виникають під впливом фізичних навантажень?

Стрес-реакція (стрес) є одним з захисно-пристосувальнихмеханізміворганізмулюдини, щовиробилися в процесіеволюції як засібзбереженняжиття в постійномінливихумовахпроживання. Дозованийфізичнийстрес - цеспосібдосягненнярезистентності (стійкості) організму при дії на ньогопошкоджуючихфакторів