Метаболизм и функции организма при локальной декомпрессии скелетной мускулатуры и внутренних органов. Монография-1

Биомеханические исследования показывают, что прыгуны в тройном прыжке во время «скачка» испытывают нагрузку в 500 кг и более, программы сильнейших фигуристов мира содержат сложнейшие элементы, выполнение которых сопряжено с большой нагрузкой. Если в обычных условиях при отталкивании ноги от опоры за 0,2 с мышцы развивают усилие до 130 кг, то, к примеру, в футболе подобные прыжки при одновременной резкой смене ритма и направления движения приходится совершать гораздо чаще и в самых различных непредвиденных ситуациях, т.е. двигательные действия сочетается с большими физическими перегрузками. Значительные мышечные усилия в конькобежном спорте выполняются в наклонном положении, при этом одни группы мышц осуществляют свою деятельность в динамическом режиме, другие – в статическом. У лыжников в одинаковой мере значительная нагрузка приходится на мышцы верхних и нижних конечностей, что создает определенные затруднения для координации сосудистых реакций, направленных на гидродинамическую оптимизацию кровообращения.

Перечисление подобного рода примеров можно было бы продолжить, но и так понятно, что современный спорт предъявляет очень высокие требования к адаптивным возможностям ОДА и организма в целом, в результате могут формироваться и иметь место «слабые звенья» или «факторы риска». Тенденцию к росту количества расстройств ОДА следует рассматривать как погранично опасные состояния (до 86%), нередко ведущие к развитию патологии. Фаза дезадаптации может перейти в фазу утраты адаптации, когда приобретенные свойства теряются. В развитии дезадаптации функциональных систем организма большое значение придается локальным мышечным нагрузкам, передозировка которых может приводить к функциональным расстройствам, в частности, к ухудшению кровоснабжения. Не безразличны и другие последствия локальных перегрузок ОДА, например, микротравмы.

61

Даже бессимптомные микротравмы, наслаиваясь друг на друга, могут приводить к функциональным и структурным изменениям в тканях, являются вполне определенным патологическим фактором, который нельзя смешивать с физиологической изнашиваемостью тканей в результате любой формы двигательной деятельности. Локальные мышечные перегрузки сопровождаются замедлением скорости местного тканевого кровотока, снижением интенсивности тканевого дыхания, изменением обмена веществ. Аналогичная картина наблюдается и при прекращении тренировок, когда имеют место метаболические и морфофункциональные изменения, значительно удлиняющие восстановление. Метаболические отклонения создают условия для повышения мышечного тонуса, возникновения боли, ощущение которой возникает в результате ухудшения кровоснабжения, скопления в мышцах конечных продуктов обмена, которые могут диффундировать через клеточные мембраны в межтканевую жидкость и действовать на тканевые рецепторы. Мышечные боли могут возникать и в результате неадекватных нагрузок, а причина их может быть связана с деструкцией ткани самой мышцы. Эти изменения на клеточном и субклеточном уровнях нарушают функциональные возможности мышц, а при формировании и наличии метаболических сдвигов локальные нагрузки даже незначительной интенсивности могут приводить к выраженным изменениям в мышечной ткани.

Специалисты отмечают, что длительная интенсивная локальная нагрузка может сопровождаться изменениями в регуляции деятельности нервно-мышечной системы, нарушениями межмышечных взаимоотношений, когда наблюдается повышение биоэлектрической активности мышц в покое, в то время как в относительной норме в мышцах при расслаблении чаше всего может регистрироваться только ток покоя. Одной из причин усиления биоэлектрической активности может быть напряжение мышц-антагонистов. Чрезмерная физическая нагрузка сопровождается увеличением

62

активности и перераспределением ацетилхолинэстеразы мышц. Если при умеренной физической деятельности обычно отмечается повышение активности ацетилхолинэстеразы

вместах наибольшей функциональной активности, то при чрезмерной фермент обнаруживается в саркоплазме вне синаптических структур. Итак, локальная мышечная работа, выполняемая в течение длительного времени, сопровождается глубокими и стабильными изменениями деятельности нервно-мышечной системы и регионарного кровообращения, перестройкой процессов расслабления и сокращения мышц. Контрактура утомления может быть связана с переходом мышц на тонический режим деятельности и обусловлена локальным перенапряжением мышц. При этом кровоснабжение оказывается неадекватным характеру и объему мышечной работы, что может стать фоном или прямой причиной развития структурных изменений в мышцах. При максимальных нагрузках имеет место угнетение активности ферментных систем, а понижение их активности ухудшает мобилизацию и использование источников энергии. Систематические перенапряжения приводят к изменению структуры, трофики и метаболизма соединительнотканных образований и способствует усугублению изменений в различных звеньях опорнодвигательного аппарата. Направленность физической нагрузки на организм человека, состояние его физиологических систем, ОДА и их взаимоотношений имеет чрезвычайно большое значение и определяет значимость своевременной диагностики функционального состояния организма в целях коррекции двигательной деятельности и предупреждение патологических изменений. Наконец, необходимо помнить, что деятельность любой функциональной системы или органа в организме непременно отражается на деятельности других систем, вызывая их ответную реакцию, что еще раз подчеркивает значение своевременного выявления «слабого звена»

ворганизме и необходимости проведения профилактических, восстановительных и реабилитационных мероприятий.

63

3.5. Методика исследований эффектов локальной декомпрессии при мышечной деятельности человека

В рамках этой задачи сравнивались результаты разнообразных видов работы скелетных мышц человека в условиях нормального атмосферного давления и при различных режимах их декомпрессии. С этой целью осуществлялась работа сгибателей кисти человека в условиях декомпрессии и без нее на кистевом пневматическом эргографе. Эргограмма позволяла количественно оценить силу, скорость, амплитуду и частоту ритмических сокращений мышц-сгибателей руки:

1)без декомпрессии с последующим отдыхом 3-4 мин в условиях ЛОД 4450 мм рт.ст. и повторным выполнением работы до утомления в тех же условиях декомпрессии. Ритм сокращения – 60 раз в 1 мин, величина усилия – 30-40% и 6070% от максимально возможного произвольного мышечного напряжения;

2)дважды без декомпрессии конечности, с отдыхом 3- 4 мин в тех же условиях декомпрессии. Ритм сокращений и величина усилия такие же, как и в предшествующим случае;

3)дважды в условиях декомпрессии с отдыхом между выполнениями работ в условиях обычного атмосферного давления в течение 3-4 мин. Ритм сокращений 60 раз в 1 мин при усилении 30-40% от максимального;

4)обе работы, а также отдых 3-4 мин осуществлялись в тех же условиях декомпрессии при неизменном ритме и усилии;

5)обе работы, а также отдых 3-4 мин осуществлялись вне зоны декомпрессии при том же ритме и высоте эргограммы мышечного сокращения.

Влияние ЛОД нижних конечностей на различные виды специальной и общей работоспособности. Специальное тензометрическое устройство, помещенное внутрь барокамеры В.А. Кравченко, позволяло записать кривую сокращений

64

(тензограмму) при выполнении сгибательных и разгибательных движений стопы, преодолевающих сопротивление пружины. Кроме тензограммы при этом регистрировались: миограммы икроножной, камбаловидной и передней большеберцовой мышц; гониограммы выполняемых движений при работе, которая характеризовала скоростно-силовую выносливость мышц ноги.

1.Специальная работоспособность скоростно-силовой направленности в зависимости от ЛОД определялась по следующей методике: испытуемые выполняли максимальное число прыжков до утомления при максимальной высоте прыжка, при этом учитывались время выполнения прыжков, их высота и количество, подсчитывалась частота сердечных сокращений после выполнения работы. По полученным данным рассчитывалось общее количество выполненной работы и количествоработы, совершенной на 1 сердечный удар.

2.Запись тензограммы прыжка вверх толчком двух ног до и после разового 3-минутного воздействия ЛОД в пределах 80 мм рт.ст. (попеременно на обе ноги) сразу после воздействия, а также спустя 10, 30 мин и 24 ч позволила охарактеризовать некоторые параметры биодинамической структуры прыжка (время подседа, выполнение толчка и фазы полета в мс, величину усилий в начале и конце прыжка в мм).

3.Для выявления воздействия баромассажа на работу силового характера, анализировался результат в выполнении испытуемыми глубоких попеременных приседаний на одной

судержанием другой перед собой без дополнительной опоры. Через 10-15 мин работа повторялась. В экспериментальный день (через 24 часа после контрольных опытов) в период отдыха испытуемому проводился баромассаж (в течение 5 мин давление в камере с помещенной внутрь ногой снижали на 120 мм рт.ст. ниже атмосферного, затем процедуру повторяли).

4.Для сравнения уровня общей физической работоспособности человека до и после сеанса ЛОД по 10 мин на ноги

65

попеременно с помощью Гарвардского степ-теста определялось время работы в секундах до момента снижения темпа.

5.Эффект многоразового воздействия попеременной декомпрессии обеих ног (80 мм рт.ст. по 10 мин на каждую ногу в течение 10-12 дней) на состояние уровня обшей физической работоспособности определялся с использованием известного велоэргометрического метода определения

PWC170.

6.До и после полного курса баровоздействий определялся уровень общей физической работоспособности на велоэргометре при мощности нагрузок 50,100 Вт и частоте педалирования 60 оборотов в 1 мин. В целях сравнения данных фазового анализа сердечной деятельности при выполнении нагрузки осуществляли синхронную запись электрокардиограммы и пульсации сонной артерии на электрокардиографе. По полученным кривым определяли величины длительности фаз сердечного цикла (фазы асинхронного и изометрического сокращения, периоды напряжения и изгнания, продолжительность механической, общей и электрической систолы, диастолы, протодиастолы и фазовых показателей).

3.6.Результаты собственных исследований

эффектов локальной декомпрессии на функциональное состояние организма человека

при различных видах мышечной деятельности

Полученные результаты исследования работоспособности скелетных мышц руки в различных режимах работы и отдыха при декомпрессии и в условиях нормального атмосферного давления показали, что средняя продолжительность работы одного и того же характера в условиях пониженного атмосферного давления, как правило, значительно выше. Способность к продолжительному выполнению физической нагрузки оказывается зависимой и от характера той

66

нагрузки, которая меняется с применением прилагаемых усилий.

Кроме того, следует отметить, что при наблюдениях в ряде опытов изменений ритма сокращений как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения обнаруживалось снижение продолжительности выполнения работы. При увеличении усилия и частоты сокращений длительность работы снижалась как в обычных условиях, так и при ЛОД. Оптимальным для исследования режимом работы оказался таковой при ритме сокращений 60 раз в 1 мин с каждым усилием в 30-40% от максимального.

Различное сочетание условий выполнения работы и отдыха флексорной группы мышц верхней конечности приводит к различным результатам ее выполнения. 1. Так, если обе работы сгибателей кисти (исходная и повторная) и отдых между ними выполнялись в обычных условиях атмосферного давления, то средняя продолжительность этих работ почти не менялась. 2. Если обе работы и отдых между ними выполнялись в условиях декомпрессии, то средняя продолжительность выполнения повторной работы достоверно выше на 104,4 с, что составляет 151,4% от времени исходной работы. 3. Выполнение обеих работ в условиях декомпрессии, отдых в нормальном атмосферном давлении. Средняя длительность выполнения повторной работы по сравнению с исходной возрастала на 39,9 с (117,6%). 4. Обе работы в нормальных условиях, отдых в условиях декомпрессии. В этом случае средняя продолжительность работы возрастала на 107,9 с. 5. Исходная работа в условиях нормального атмосферного давления, а отдых и повторная работа – в зоне ЛОД. В этой серии опытов средний прирост был самым значительным: 459,4 с, что составляет 240,8% от исходного уровня продолжительности повторной работы.

Средние показатели специальной работоспособности скоростносиловой направленности испытуемых (n=31) до и после ЛОД обеих ног через 30 мин после достоверно увели-

67

чиваются (общее количество выполненной работы на 10,98%

иее количества на один сердечный цикл на 14,58%.) Через 2 ч выносливость в скоростно-силовой работе даже возрастает: общее количество работы на 21,28%, ее количество на один сердечный цикл на 22,90%. Полученные данные позволяют выявить влияние ЛОД, спустя 10,30 мин и 24 ч на биодинамическую структуру движения и его результативность, оценить в определенной мере динамику изменения скоростно-силовых возможностей испытуемых. Средние показатели общей физической и специальной работоспособности скоростно-силовой

исиловой направленности испытуемых: а) до и после попеременной локальной декомпрессии обеих ног 100 мм рт.ст. по 3 мин на каждую ногу (п=20); б) до и после декомпрессии ноги в период 15-минутного отдыха (п=11), а также динамика средних показателей тензометрических параметров прыжка в высоту толчком двух ног с места у испытуемых до и после действия 3-минутной поочередной декомпрессии обоих ног 100 мм рт.ст. (п=10) показало, что время подседа при выполнении прыжка в высоту с места увеличилось сразу после баровоздействия на 8,07%, через 10 мин эта разница составила 5,78%, а после 30 мин этот показатель оказался на уровне данных, полученных сразу после воздействия. Через 24 ч этот показатель вернулся к исходным данным. Следующий исследуемый показатель тензограммы – время активной фазы отталкивания. Он не изменился как сразу после декомпрессии, так и через 10 мин после нее, тогда как через 30 мин наблюдается значительное уменьшение времени активной фазы отталкивания (на 21,65%), а через 24 ч оно остается пониженным на 17,48%. Безопорная фаза и высота прыжка сразу после декомпрессии увеличились на 7,08%.

По мере возрастания времени, прошедшего после баровоздействия, этот показатель оказался увеличенным, но в меньшей степени, чем сразу после воздействия. Так, через 10 мин после декомпрессии отклонение от исходных данных составило 5,29%, а через 30 мин – 5,17%. Необходимо отметить, что на

68

следующий день, т.е. через 24 ч после декомпрессии, время безопорной фазы прыжка выше исходных данных на 3,88%. Результаты прыжка в высоту толчком двух ног с места по Абалакову показывают, что спустя 10 мин после поочередной минутной декомпрессии ног, наблюдается достоверное увеличение средней высоты прыжка на 7,40 %. Исследование работы преимущественно силового характера (количество глубоких приседаний на правой ноге с удержанием левой перед собой без дополнительной опоры) показало, что в контроле после пассивного отдыха среднее количество приседаний достоверно уменьшилось с 27,40 до 22,50, а после баровоздействий увеличилось с 27,90 до 39,00. В результате исследований модели циклической работы с помощью педального тензометрического устройства (сгибание и разгибание стопы в голеностопном суставе с заданным темпом, амплитудой и усилием) получены следующие данные: 1) в условиях ЛОД у всех испытуемых отмечается значительное увеличение общего количества движений (в диапазоне 34-102% по отношению к работе в обычных условиях); 2) на основании анализа тензо-, гонио-, и электромиограмм (ЭМГ) обнаружено, что в условиях ЛОД биоэлектрическая активность мышц в конце работы опережает тензограмму и гониограмму на большой промежуток времени. Анализ ЭМГ мышц-антагонистов выявил укорочение периода молчания между активностью передней большеберцовой и икроножной мышцами в последних циклах. Онаружена тенденция к снижению амплитудных параметров данных мышц. Анализ силовых и пространственных параметров последних циклов движения в условиях ЛОД показал их значительную вариативность. Причем снижение амплитудных и силовых параметров одной части движения при сгибании сопровождалось их увеличением в другой части при разгибании. Колебания величины усилия в начале толчка сразу после баровоздействия составила 8,60% по сравнению с исходными данными, но без статистического подтверждения. Результаты прыжка в высоту

69

толчком двух ног с места по Абалакову показывают, что спустя 10 мин после поочередной минутной декомпрессии ног наблюдается достоверное увеличение средней высоты прыжка на 7,40%.

Исследование работы преимущественно силового характера (количество глубоких приседаний на правой ноге с удержанием левой перед собой без дополнительной опоры) показало, что в контрольных наблюдениях после пассивного отдыха среднее количество приседаний уменьшилось с 27,40 до 22,50, а после баровоздействий достоверно увеличилось с 27,90 до 39,00. При выполнении циклической работы (сгибание и разгибание стопы в голеностопном суставе с заданным темпом, амплитудой и усилием) получены следующие данные: а) в условиях ЛОД у всех испытуемых отмечается значительное повышение работоспособности; б) общее количество движений увеличилось в диапазоне 34-102% по отношению к работе в обычных условиях. На основании анализа тензо-, гонио-, и электромиограмм (ЭМГ) обнаружено, что в условиях ЛОД биоэлектрическая активность мышц в конце работы опережает тензограмму и гониограмму на большой промежуток времени. В результате анализа ЭМГ мышцантагонистов установлено укорочение периода молчания между активностью передней болышеберцовой и икроножной мышцами в последних циклах движения при работе в ЛОД с увеличением времени проявления активности рабочих мышц. В то же время отмечена тенденция к снижению амплитудных параметров исследуемых мышц. Силовые и пространственные параметры последних циклов движения в условиях ЛОД связаны с их существенной вариативностью. Причем снижение амплитудных и силовых параметров одной части движения ( при сгибании) сопровождалось их увеличением в другой его части (при разгибании). Таким образом, можно констатировать, что показатели физической работоспособности после применения курса ЛОД явно увеличиваются и меняются качественно. Изменение показателей крови

70