Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физиологические основы физической культуры и спорта. Часть 1. Учебное пособие
.pdf
1. Принцип асинхронной работы одноименных структур состоит в
том, что в состоянии относительного покоя из общего числа одноименных структур функционирует лишь какая-то их часть. С повышением
функциональной нагрузки в работу включается все большее их число, а
при снижении - их число уменьшается. Речь идет о неодновременном
функционировании нейронов, ацинусов легких, печеночных долек,
капилляров и т.д., а также и о неправильном колебании числа активно
функционирующих (уровень биосинтеза) органелл, субструктур в каждой
органелле, молекул ферментов и, наконец, генов, обеспечивающих продукцию специфических белков через матричную ДНК. То есть происходит мобилизация имеющегося запаса структур для обеспечения колеблющейся функциональной активности органов без выхода ее за
физиологические границы.
2. Принцип увеличения числа структур органа (гиперплазия) заключается в том, что с ростом величины функциональной нагрузки при включении в активную работу всех структур, которыми располагает орган,
может происходить увеличение их количества соответственно уровню
возросшей функциональной нагрузки. Этот процесс охватывает все уровни организации организма, начиная с молекулярного: умножение числа
генов, ускоренный синтез новых молекул белка, нарастание числа органелл (митохондрий, эндоплазматического ретикулума), сопровождающееся увеличением размеров клетки и, наконец, возрастание числа клеток
путем их деления.
О гипертрофии клетки говорят, когда увеличивается ее объем из-за
гиперплазии ее ультраструктур. Если клетки способны размножаться,
то орган увеличивается за счет как гипертрофии клеток, так и повышения
числа клеток. Если клетки не размножаются (миокард, ЦНС), то происходит исключительно гиперплазия. Таким образом, гипертрофия, в
принципе, есть "внешнее" выражение высокой степени гиперплазии.
Например, гипертрофия мышечной ткани наблюдается у спортсменов как приспособительное обеспечение повышенных функциональных нагрузок. Ее величина регулируется системой тренировок,
а при заболеваниях (пороки сердца, гипертоническая болезнь) гипертрофия непрерывно наращивается по мере их прогрессирования. Но в
обоих случаях все это может закончиться декомпенсацией гипертрофированного органа.
Гиперплазия (гипертрофия) обычно развертывается для усиления
функции, а регенерация (имеющая сходные механизмы - размножение
клеток и внутриклеточных структур) - с целью "нормализации" функции
при повреждении органа и убыли части его массы. Регенерация также
развертывается на всех структурных уровнях вплоть до молекулярного
71
(регенерация поврежденной структуры ДНК). Регенерация в отличие от
гиперплазии развертывается на другом фоне, ей предшествуют повреж-
дение ткани и воспаление, последнее обеспечивает ликвидацию омерт-
вевших тканей и "расчистку поля деятельности" для следующей за ним
регенерации.
3. Принцип рекомбинатных (перегруппировочных) преобразований
в биологических системах при неизменной их количественной характе-
ристике отражает не количественную (см. первый и второй принцип), а
качественную сторону приспособительных реакций (теория "реком-
бинатных преобразований" Д.С. Саркисова).
Любые явления природы скомпонованы из небольшого числа простых составляющих. Это правило имеет абсолютное значение, оно прослеживается в макро- и микрокосмосе: элементарные частицы (протон,
нейтрон, электрон) и химические элементы периодической системы Д.И.
Менделеева; в деятельности человека (7 нот, 10 цифр, чуть более трех
десятков букв, 64 клетки в шахматной игре со стандартным набором
фигур).
Таким образом, новое качество любой системы может быть
достигнуто не только увеличением или уменьшением числа составляющих ее элементов, но и перегруппировкой их при сохранении их общего
количества.
Рекомбинационные структурно-функциональные преобразования
существуют на любых структурных уровнях:
на молекулярном - фотопревращения зрительных пигментов (пере-
ход пигмента в свой стереоизомер под действием света);
на тканевом - перестройка губчатого вещества кости, изменение
пространственной упорядоченности взаимоотношений нейтронов и их
межнейрональных контактов как основы психических болезней;
на системном - формирование приспособительной реакции организ-
ма, наиболее адекватной той или иной конкретной ситуации, происходит
с использованием различных функций. Л.Берталанффи и Н.Винер говорили о системах, понимая под ними комбинации функций, каждая из
которых не может дать требуемый эффективный ответ организма на то
или иное конкретное внешнее воздействие.
П.К. Анохин разработал учение о "функциональных системах", суть
которого состоит в том, что адаптивные реакции организма формируются на основании таких комбинаций функций, которые в каждом
конкретном случае в наибольшей степени обеспечивают сохранение
гомеостаза при действии данного патогенного агента.
В случае рекомбинации происходит перегруппировка элементов сис-
темы без изменений их числа. Энергии необходимо для этого намного
72
меньше, чем для формирования новых структур. Поэтому рекомбинаци-
онные преобразования происходят за доли секунды, а для размножения
клеток требуются уже часы.
Весьма вероятно, что именно нарушения нормального хода приспособительных рекомбинационных изменений на молекулярном уровне
являются причиной и началом дезадаптации и возникновения того или
иного процесса.
Рекомбинационный (перегруппировочный) механизм адаптации
весьма эффективен вследствие своей экономичности (не создаются новые
структуры и не увеличивается объем системы), стремительности и точ-
ности ответа на быстро и разнообразно меняющиеся условия окружающей среды.
Все рекомбинационные адаптивные преобразования всегда начинают формироваться на молекулярном уровне, на котором они протекают с наибольшими скоростями. Но эти преобразования могут отчетливо проявляться на вышестоящих уровнях, выходя прямо на организменный уровень.
В организме развертывание компенсаторно-приспособительных
реакций чаще всего происходит синхронно, то есть одновременно развертываются количественные прибавления (гиперпластические) и качественные преобразования (рекомбинационные). Это имеет место на всех
уровнях организации. Например, во время бега избирательно усиливается работа мышечной ткани при одновременном ослаблении функции
пищеварения и некоторых других систем, то есть на органном уровне
происходят количественные изменения. Но эти же события, рассмотренные с позиций организма как единого целого, могут быть оценены и
как перегруппировочные в смысле формирования новых комбинаций
функций из одного и того же стандартного набора как приспособление
организма к изменившимся условиям среды.
Таким образом, без рекомбинационных преобразований структур
нет качественной (специфической) характеристики приспособительных
реакций организма, в то время как без одновременного увеличения числа
рекомбинированных структур отсутствует достаточная количественная
полноценность этих реакций. Чтобы приспособиться к воздействиям
различного рода (антигенов, радиационного воздействия, вредных химических веществ и др.) организм должен не только интенсифицировать
свои функции, но и непрерывно перестраиваться для биохимической
нейтрализации влияния этих патогенных факторов.
4. Принцип структурного обеспечения гомеостаза за счет изменения
скоростей биологических реакций из-за изменения частоты и силы действия раздражителя. То есть имеется высокая способность биологических
73
структур к временной синхронизации между началом действия раздражителя и развертыванием компенсаторно-приспособительных реакций,
и наиболее важным свойством является лабильность, гибкость процесса
гиперплазии и особенно рекомбинационных преобразований структур.
Если ритм действия патогенного фактора совпадает с ритмом обновления структур организма, то последний как бы "не чувствует" его, так
как к каждому очередному воздействию успевает восстановить повреж-
дения своей структуры. Если ритм воздействий чаще, то организм перест-
раивается, учащая ритм обновления структур, чтобы погасить негативное влияние раздражителя. Если организм все же не успевает перестроиться и перейти на ритм работы, соответствующий ритму действия раздражителя, возникают дистрофические или даже некротические изменения
тканей, которые сопровождаются функциональными расстройствами.
Неполное завершение регенераторного процесса между каждыми
очередными воздействиями может явиться одной из наиболее частых
неспецифических причин возникновения структурно-функциональных
нарушений органов и систем. Это связано с тем, что существуют некото-
рые минимальные, более уже "несгибаемые" сроки развертывания перестройки интенсивности биологических процессов (гиперплазии ультра-
структур и расширения материальной базы клетки), раньше которых они
произойти не могут. Например, репликация ДНК (удвоение ее) происходит не ранее чем через 24-30ч после начала действия патогенного фактора вне зависимости от дозы и частоты этого воздействия. Еще позже
(через несколько суток) развертывается иммунный ответ на попадание в
кровь патогенных микроорганизмов. То есть существует некоторый
латентный период между моментом действия раздражителя и временем
мобилизации организмом материальных ресурсов для его нейтрализации.
Обычно в этот период, пока репликация ДНК обеспечит появление
новых клеток или гипертрофию существующих, резко
интенсифицируется синтез РНК одновременно с началом действия
раздражителя. Это является подтверждением срочной формы адаптации
на ультраструктурном уровне.
Сильные внезапные отрицательные воздействия являются более
опасными для организма, чем столь же сильные, но постепенно нарас-
тающие влияния. Это связано с тем, что в первом случае имеющееся количество ультраструктур недостаточно для реализации срочной адаптации,
а для их гиперплазии нет времени. Во втором случае при постепенном
нарастании действия раздражителя система успевает развернуть свои
потенциальные мощности и выдержать экстремальные воздействия внешней среды.
74
Следовательно, структурной основой тренировки является заранее
созданный запас ресурсов в виде гиперплазии, за счет чего обеспечивается
более высокая эффективность и надежность срочной адаптации. Кроме
этого, в процессе тренировки происходит "усовершенствование" способности биологических ритмов организма перестраиваться, т.е. в более
короткие сроки менять свой режим и приводить его в соответствие с
частотой и силой действия раздражителя.
5. Принцип широчайшего дублирования физиологических функций
при максимальной концентрации материальных ресурсов на главном
участке развертывания приспособительной реакции в данный момент.
Функция или показатель физиологического состояния организма могут
обеспечиваться работой нескольких разных видов клеток.
Например, в регуляции величины АД участвуют клетки мозгового
(адреналин) и коркового (кортикостероиды) вещества надпочечников,
почек (ренин), половых желез, клетки синокаротидных зон и еще ряд
других.
Один и тот же тип клеток может выполнять несколько функций, то
есть можно сказать "одна клетка - несколько функций". Например,
тучные клетки продуцируют несколько совершенно различных биоло-
гически активных веществ. Следовательно, клетка специализируется в
выполнении какой-либо одной функции, но может участвовать и в других
функциях (полифункциональность). Биологический смысл этого заключается в том, что при этом существенно повышаются компактность, по-
тенциальные возможности и надежность (порочность) всей системы в
целом.
Гиперплазия структур, обусловливающая приспособительную
интенсификацию какой-либо одной функции, как правило, сопровождается резким притормаживанием других, т.е. автоматическим исключением из активной деятельности соответствующих этим функциям ультраструктур и переходом их в состояние покоя. Например, при физической тренировке интенсивно работают мышцы, а органы пищеваритель-
ного тракта снижают интенсивность своей деятельности.
3.3. Динамика компенсаторно-приспособительных
реакций как основа патологического процесса
Компенсаторно-приспособительные реакции развертываются на
всех уровнях организации, если повреждение органов и тканей выражено
резко и протекает с формированием фокусов некроза. Очень часто эти
реакции выражены не резко, ограничиваясь молекулярным и ультраструктурным уровнями. Это происходит обычно при длительном
75
действии слабых патогенных раздражителей. При этом имеются тончай-
шие внутриклеточные адаптационные перестройки (конформационные
изменения генетического аппарата молекул белков, адаптационная
перестройка ферментных систем, а также изменения мембранного аппарата клеток). Этот период внутриклеточных адаптационных перестроек
протекает длительно, и в течение его происходит переход от так называемого здоровья к явным патологическим изменениям тканей.
При многолетнем, исподволь и клинически бессимптомном формировании хронически текущих соматических болезней человека (атеросклероз, язвенная болезнь желудка, гипертоническая болезнь, многие
вирусные, неврологические, психические и др.) ничего не известно о начале патологического процесса. Врач сразу сталкивается при обращении
больного со стадией устойчивой компенсации. Но именно в этой стадии,
а не при финальной декомпенсации, наступают типичные для хронической болезни рецидивы, порой весьма тяжелые и продолжительные.
Таким образом, стадия "устойчивой компенсации" является чисто услов-
ной, так как она устойчива не сама по себе, а лишь в сравнении с первой
фазой, отражающей мобилизацию защитных сил организма, и финальной, когда эти силы начинают быстро истощаться.
Проблема рецидивов должна рассматриваться как проблема
"малых" декомпенсаций, непрерывно возникающих по ходу болезни,
которые организм еще способен купировать и восстановить нарушенный
гомеостаз.
Первые клинические симптомы болезни часто ошибочно расце-
ниваются как начало болезни, хотя на самом деле имеется декомпенсация,
то есть несостоятельность компенсаторно-приспособительных реакций.
Особенно неблагоприятно то, что декомпенсация нередко проявляется
тогда, когда болезнь уже далеко заходит в своем развитии и становится
неизлечимой.
Состояние компенсации рано или поздно заканчивается декомпенсацией. Давно уже известно, что гиперпластический (гипертрофический) процесс не может продолжаться бесконечно, и его высокое
и длительное напряжение заканчивается декомпенсацией гипертрофированного органа, например, миокарда. Декомпенсация может протекать
на всех уровнях (органном, тканевом и клеточном). В гипертрофи-
рованной клетке при продолжительной функциональной нагрузке воз-
никают дистрофические изменения, и в дальнейшем она может погибнуть. Это известно в отношении как мышечных, так и всех других клеток.
Особо следует отметить, что если в декомпенсации клетки преимущественно играет роль внутриклеточная ситуация, то в развитии деком-
пенсации органа, наряду с важным значением степени изменения каждой
76
из его клеток, неменьшее значение имеет и состояние общерегуляторных
механизмов работы этого органа в системе целостного организма.
Любой компенсаторный процесс (в т.ч. и гиперплазия) является отно-
сительно целесообразным, и бесконечно его "использовать" невозможно,
т.к. неизбежно возникает его истощение. В связи с этим необходимо изу-
чение и устранение патогенных факторов, вызывающих развертывание
этих реакций, что позволит предотвратить болезнь.
Следовательно, необходима своевременная диагностика и по
возможности ранне;е этиотропное лечение для устранения основной причины болезни. Компенсаторно-приспособительные реакции организма
сдерживают развитие болезни, но не ликвидируют ее. При этом препятствуют своевременному распознаванию, тем самым играя отрицательную роль: они не дают болезни проявить себя в той стадии, когда
она еще бывает радикально излечимой.
Таким образом, компенсаторно-приспособительные реакции являются важнейшими реакциями целостного организма, обеспечивающими
сохранение гомеостаза как в процессе нормальной жизнедеятельности,
так и при различных болезнях. Они обеспечивают надежность биологических систем, что может выражаться в стойкой невосприимчивости к
инфекционным агентам (иммунитет), в исключительной выносливости
организма по отношению к физическим нагрузкам, колебаниям количества кислорода во вдыхаемом воздухе, сильным перепадам температуры окружающей среды и т.п.
Во всех этих случаях в действие включаются разные системы организма, усиливают свою работу разные ткани и клеточные элементы,
вырабатываются различные биологически активные вещества. Но при
всем почти бесконечном разнообразии этих ответов организма на действие факторов окружающей среды все они основываются на использовании небольшого числа регуляторных механизмов и структурно выражаются в виде различных вариаций из ограниченного числа таких
реакций, как регенерация, гиперплазия, конформационные преобразо-
вания структур, принцип дублирования функций и изменение скоростей
биологических реакций в соответствии с ритмом воздействий факторов
окружающей среды.
Все эти реакции являются типовыми, так как, во-первых, организм
с их помощью приспосабливается ко всему, разнообразию физиоло-
гических и патогенных факторов, а во-вторых, они стереотипны в своем
протекании на всех уровнях организации: молекулярном ("генетическом", "биохимическом"), ультраструктурном, клеточном, тканевом,
органном и системном. В целостном организме нет изолированных реакций, поэтому интенсификация компенсаторно-приспособительных
77
реакций в каком-либо органе обязательно сочетается с подобными реакциями в других органах и системах. Это способствует повышению мощности эффективности ответа всего организма на данное воздействие.
Примером может служить благоприятное влияние физической тренировки на человека, что связано не только с усилением функции мышечной системы, но и с оптимизацией ее связей с кислород-транспортной
системой.
3.4. Хронобиодогические основы спортивной тренировки
3.4.1. Индивидуальные особенности суточной динамики
работоспособности и хронобиологические основы режима дня
На протяжении суток происходят циклические изменения работоспособности органов и систем человека и всего организма в целом.
Эти ритмические изменения с периодом около 24 ч названы Ф. Халбергом
циркадианными или околосуточными (лат. circa - около, dies - день)
ритмами. Всеобщность околосуточных циклов, их универсальность,
стабильность, высокая устойчивость и строгая закономерность дают
основание считать 24-часовые ритмы столь же фундаментальным свойством живого, как генетический код, а циркадианную систему ритмов -
сопоставимой по значимости с нервной и эндокринной системами. Циркадианная периодичность обнаружена в интегральных показателях жизнедеятельности. Двигательные реакции имеют хорошо выраженную циркадианную периодичность. По данным спортивных психофизиологов,
тренировка в ранние утренние часы дает несколько меньший эффект,
чем в середине дня.
Суточная периодичность характерна не только для высшей психонервной деятельности, но и для нижележащих иерархических функций
организма. Зарегистрированы 24-часовые изменения церебральной и кардиальной гемодинамики, ортостатической устойчивости. Выявлен также
суточный ритм сопряженности фаз сердечного цикла и дыхания, ночью
снижаются легочная вентиляции и потребление кислорода, падает минутный объем дыхания. Отмечены суточные ритмы колебаний суммарного содержания аминокислот, медиаторов, как, например, серотонина, регулирующего психо-эмоциональное состояние человека. Для выяснения соответствия двигательной активности ритмическим особеннос-
тям организма спортсмена следует учитывать основные индивидуальные
биоритмологические характеристики, по которым люди отличаются друг
от друга: разделение по положению фаз максимумов суточных ритмов
умственной и физической работоспособности, различия по пластичности
78
механизмов регуляции циркадианных биоритмов, степени неспецифической адаптоспособности (В.Г. Тристан, 1986, 1994).
Регулярные суточные вариации работоспособности отражают циркадианные ритмы психических процессов и физиологических функций.
Биоритмологический тип человека оказывает влияние на его работоспособность, поведенческие и психологические особенности. Выделяют 2
основных биоритмологических типа: "жаворонки" и "совы", и третий
смешанный тип - аритмики. Для определения суточного хронотипа наиболее часто используется опросник из 19 вопросов, созданный О. Остбергом (1976). Хронотипологические особенности человека являются
врожденными, передаются по наследству и проявляются сами собой, если
условия жизни позволяют это. Есть также некоторые основания считать,
что люди утреннего и вечернего типов различаются по силе связи ритмов
их физиологических функций и поведения с внутренними часами. При
составлении и статистическом анализе любых хронотипологических анкет всегда выявлялась положительная связь между способностью к
высокой утренней активности и умением тонко чувствовать время суток.
Ярко выраженные "жаворонки" часто могут определять время с
точностью до пяти минут, у них замечена большая, чем у сов,
консервативность повседневных привычек, они больше соответствуют
тем требованиям, которые природа предъявляет к человеку как к
дневному животному: именно восход солнца для дневного животного
является главным сигналом, означающим, что пришло время начинать
активную деятельность. Меньшая, чем у "сов", пластичность, неспособность подстраиваться под изменения режима, по-видимому, свидетельст-
вуют о большей степени автономности и меньшей склонности к самозатуханию. Человеку с различным биоритмологическим профилем актив-
ности соответствует вполне определенный уровень энергетического и
вегетативного обеспечения физической нагрузки, утром "жаворонки"
быстрее "сов" переходят от трофотропных к эрготропным про-
цессам.Также отмечена связь между типом суточной работоспособности
и подверженностью тем или иным заболеваниям (А.А. Путилов, 1997).
Мышечная деятельность наиболее эффективна при учете хронотипа.
При анализе команд высококвалифицированных игроков выявлено, что
среди игроков в гольф (утренний вид спорта) преобладают "жаворонки",
а в составе команд водного поло (вечерний вид спорта) - "совы". В спорте
высших достижений тренировки и соревнования проводятся в различное
время дня, начиная с 6 ч утра и заканчивая поздними вечерними часами.
Обусловлено это проведением в течение тренировочного дня нескольких
(2-4) занятий, которые могут планироваться на ранние утренние и поздние
вечерние часы. Планирование ответственных соревнований в странах с
79
жарким климатом вынуждает организаторов проводить соревнования
рано утром и поздно вечером.
При планировании режима дня спортсменов необходимо учитывать
индивидуальные особенности изменения работоспособности в течение
суток так, чтобы время тренировочного занятия совпадало с периодом
повышения функциональных возможностей организма. При тренировках в другое время оно должно быть стандартизировано, что способствует выработке четкого дневного ритма работоспособности, так как наи-
большие величины работоспособности отмечаются в привычные часы
тренировок. Наиболее высокий уровень функциональных возможностей
организма отмечается в период с 10 до 13 ч, а затем, после незна-
чительного снижения, с 16 до 19 ч. Минимальная активность жизненных
функций отмечается ночью с 2 до 4 ч. При этом колебания могут быть
весьма значительными. Например, колебания ЧСС в покое могут достигать 20—30 %, МПК - 4-7 %, кислородной стоимости работы - 5-10 %,
максимальной концентрации лактата при предельной нагрузке - 21 %,
работоспособности - до 20%.
Время суток влияет на эффективность развития двигательных
качеств. Изучение новых технико-тактических элементов проходит
успешнее в первой половине дня (с 10 до 12 ч). Именно в это время наблю-
дается максимальный уровень познавательных способностей спортсмена,
отмечается пик настроения, самочувствия, умственной работоспособности. Пик психологических показателей связывают с максимумом уровня
кортизола и катехоламинов, наблюдаемым в первой половине дня. Ра-
бота над развитием скоростно-силовых возможностей, координационных способностей, подвижности в суставах будет наиболее успешной,
если проводится в диапазоне 16-18 ч. Именно в это время отмечается
наивысший уровень этих двигательных способностей. Работу над развитием выносливости целесообразно планировать ближе к вечеру -с 16
до 19 ч. В это время отмечаются максимальные величины МПК, легочной
вентиляции, систолического объема крови, сердечного выброса и др. В
это же время спортсмены легче преодолевают ощущения утомления, у
них интенсивнее протекают восстановительные процессы. У спортсменов
ритм может приобрести специфический характер в связи-со временем
проведения занятий (рис.3).
Спортсмены, которые на протяжении длительного времени тре-
нировались рано утром, самые высокие показатели специальной рабо-
тоспособности демонстрировали в утренние часы. При этом утренние
показатели работоспособности по всем регистрируемым параметрам
достоверно превышали дневные и вечерние, хотя, с точки зрения суточ-
ного ритма колебаний физиологических фикций, утреннее время не
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]