Тренировка в значительной степени улучшает насосную функцию сердца. Один из важнейших эффектов тренировки – это замедление пульса в покое. Это является признаком более низкого потребления кислорода миокардом, т.е. усилением зашиты от ишемической болезни сердца. Адаптация периферического звена кровообращения включает целый ряд сосудистых и тканевых изменений. Мышечный кровоток при нагрузках значительно возрастает и может увеличиваться в 100 раз, что требует усиления работы сердца. В тренированных мышцах возрастает плотность капилляров. Увеличение артериовенозной разницы по кислороду происходит за счет возрастания мышечных митохондрий и количества капилляров, а также более эффективного шунтирования крови из неработающих мышц и органов брюшной полости. Повышается активность окислительных ферментов. Эти изменения снижают количество крови, требующейся мышцам при работе. Увеличение кислородотранспортной способности крови и способности эритроцитов отдавать кислород еще больше увеличивает артериовенозную разницу.

Таким образом, наиболее существенными изменениями при тренировке являются увеличение окислительного потенциала мышц и регионального кровотока, экономизация работы сердца в покое и при средних нагрузках.

В результате тренировок существенно уменьшается реакция артериального давления при различных нагрузках.

При нагрузке повышается свертываемость крови, но одновременно снижается вязкость крови, что приводит к нормализации соотношения этих двух процессов. При нагрузках зарегистрировано 6-кратное повышение фибринолитической активности крови.

Суммируя имеющиеся сведения, можно сказать, что физическая активность:

уменьшает риск развития ишемической болезни сердца, снижая работу сердца в покое, и потребность миокарда в кислороде;

снижает артериальное давление,

снижает частоту сердечных сокращений и склонность к аритмии.

Одновременно увеличиваются:

коронарный кровоток,

эффективность периферического кровообращения,

сократительная способность миокарда,

объем циркулирующей крови и объем эритроцитов,

устойчивость к стрессам.

Второй путь воздействия – это опосредованное влияние на факторы риска, такие, как избыточная масса тела, липидного (жирового) обмена, курение, употребление алкоголя.

Гипертоническая болезнь (ГБ) основным по значимости фактором риска среди болезней органов кровообращения. Предпосылкой для практического использования физических тренировок при ГБ является снижение артериального давления под влиянием систематических тренировок. Хорошо известен более низкий уровень АД у высококвалифицированных спортсменов. По данным наблюдений среди физически активных контингентов частота ГБ достоверно меньше, чем среди малоподвижных групп населения. Применяются различные тренировочные программы, но наиболее часто – динамические упражнения, в том числе ходьба, бег, велосипедные прогулки, т.е упражнения с участием больших групп мышц. В комплексные программы включаются и другие виды упражнений (общеразвивающие, гимнастические и др.), спортивные игры.

Физическая нагрузка нуждается в существенном повышении функции сердечно-сосудистой системы, от которой в значительной степени (обычно в тесной взаимосвязи с другими физиологическими системами организма) зависит обеспечение работающих мышц достаточным количеством кислорода и удаления из тканей углекислоты и других продуктов тканевого метаболизма. Именно поэтому с началом мышечной работы в организме происходит сложный комплекс нейрогуморальних процессов, которые приводят, с одной стороны, в результате активизации симпатоадреналовой системы, к повышению основных показателей системы кровообращения – частоте сердечных сокращений, ударного и минутного объемов крови, системного артериального давления, объема циркулирующей крови и др., а с другой стороны – предопределяют изменения тонуса сосудов в органах и тканях. Изменения сосудистого тонуса проявляются в снижении тонуса и, соответственно, расширении сосудов периферического сосудистого русла (преимущественно гемокапилляров) в то же время с увеличением тонуса и сужением мелких сосудов внутренних органов. Вышеприведенные изменения тонуса сосудов обеспечивают рациональное перераспределение регионального кровотока между функционально активными и неактивными при нагрузке органами. В функционально активных органах кровообращение существенно увеличивается, например, в скелетных мышцах в 15-20 раз (при этом количество функционирующих гемокапилляров может вырасти в 50 раз), в миокарде – в 5 раз, в коже (для обеспечения адекватной теплоотдачи) – в 3-4 раза, в легких – почти в 2-3 раза. В функционально неактивных при нагрузке органах (печени, почках, мозге и др.) кровообращение значительно уменьшается. Если в состоянии физиологического покоя кровообращение во внутренних органах составляет около 50% минутного объема кровообращения (МОК), то при максимальной физической нагрузке он может снижаться до 3-4% от МОК.

Определение типа реакции на физическую нагрузку

Для определения типа реакции сердечно-сосудистой системы учитывают следующие параметры:

Возбудимость пульса – увеличение частоты пульса по отношению к начальному значению, отмеченное в процентах;

Характер изменений артериального давления (АД) – систолического, диастолического и пульсового;

Время восстановления показателей пульса и АД до начального уровня.

Выделяют 5 основных типов реакции сердечно-сосудистой системы:нормотонический, гипотонический, гипертонический, дистонический и ступенчатый (рис.1)

Для нормотонического типа реакции характерно:

ускорение частоты пульса на 60-80% (в среднем на 6-7 уд. за 10 сек.);

умеренное повышение систолического АД до 15-30% (15-30 мм рт.ст.);

умеренное снижение диастолического АД на 10-15% (5-10 мм рт.ст.), что предопределено уменьшением общего периферического сопротивления в результате расширения сосудов периферического сосудистого русла для обеспечения работающих мышц необходимым количеством крови;

значительное повышение пульсового АД – на 80-100% (какое непрямоотбивает величину сердечных выбросов и свидетельствует о ее увеличении);

нормальный период процесса возобновления: у мужчин составляет до 2,5 минут, у женщин – до 3-х минут.

Данный тип реакции считается благоприятным, так как свидетельствует об адекватном механизме приспособления организма к физической нагрузке. Увеличение минутного объема кровообращения (МОК) во время такой реакции происходит за счет оптимального и равномерного увеличения ЧСС И ударного объема сердца (УОС).

Рис. 1. Типы реакции сердечно-сосудистой системы на стандартную

функциональную пробу с физической нагрузкой: 1 – нормотонический, 2 – гипотонический (астенический), 3 – гипертонический, 4 – дистонический, 5 – ступенчатый.

Для гипотонического (астенического) типа реакции характерно:

значительное ускорение пульса – более 120-150%;

систолическое АД при этом незначительно повышается, или не изменяется, или даже понижается;

диастолическое АД чаще не изменяется, или даже повышается;

пульсовое АД чаще снижается, а если и повышается, то незначительно – всего на 12-25%;

значительно замедлен период восстановления – более 5-10 минут.

Данннй тип реакции считается неблагоприятным, поскольку механизм адаптации к нагрузке не удовлетворителен. Усиление кровообращения достигается преимущественно только за счет увеличения ЧСС при незначительном УОС, то есть сердце работает мало эффективно и с большими энергозатратами. Наблюдается чаще от всего у нетренированных и мало тренированных лиц, при вегето-сосудистых дистониях по гипотоническому типу, после перенесенных заболеваний, при переутомлении и перенапряжении у спортсменов.

Однако у детей и подростков данный тип реакции, при снижении диастолического АД и нормальном периоде восстановления, считается вариантом нормы.

Для гипертонического типа реакции характерным является:

значительное ускорение пульса – больше 100%;

значительное повышение АД систолического – до 180-200 мм рт. ст. и выше;

повышение АД диастолического – до 90 и выше мм рт. ст., или тенденция к повышению;

повышение пульсового АД (которое в данном случае предопределенно повышенным сопротивлением кровотока в результате спазма периферических сосудов и свидетельствует о слишком напряженной деятельности миокарда);

период восстановления существенно замедлен (больше 3 минут).

Тип реакции считается неблагоприятным в связи с тем, что механизм адаптации к нагрузке не удовлетворителен. При значительном увеличении систолического объема в то же время с повышением общего периферического сопротивления в сосудистом русле сердце вынужденно работать с достаточно большим напряжением. Данный тип встречается при склонности к гипертоническим состояниям (в том числе при скрытых формах гипертонии), вегетативных дисфункциях по гипертоническому типу, начальных и симптоматических гипертензиях; атеросклерозе сосудов, при переутомлении и физическом перенапряжении у спортсменов. Склонность к гипертоническому типу реакции при выполнении интенсивных физических нагрузок может обусловить возникновение сосудистых “катастроф” (гипертонического криза, инфаркта, инсульта и тому подобное).

Следует также отметить, что некоторые авторы выделяют, как один из вариантов гипертонического, гиперреактивный тип реакции, для которого, в отличие от гипертонического, характерное умеренное снижение диастолического артериального давления. При нормальном периоде восстановления его можно считать условно благоприятным. Однако, все же, данный тип реакции свидетельствует о повышении реактивности симпатического отдела вегетативной нервной системы (симпатикотонии), которая является одним из начальных признаков нарушения вегетативной регуляции сердечной деятельности и повышает риск возникновения патологических состояний во время выполнения интенсивных нагрузок.

Для дистонического типа реакции характерно:

значительное ускорение пульса – больше 100%;

существенное повышение систолического АД (иногда выше 200 мм рт.ст.);

снижение диастолического АД к нулю (“феномен бесконечного тона”), которое длится на протяжении больше 2-х минут (длительность данного феномена до 2-ым мин. считается вариантом физиологической реакции);

замедление периода восстановления.

Тип реакции считается неблагоприятным и свидетельствует об избыточной лабильности системы кровообращения, что обусловлено резким нарушением нервной регуляции периферического (микроциркуляторного) сосудистого русла. Наблюдается при нарушениях со стороны вегетативной нервной системы, неврозах, после перенесенных инфекционных заболеваний, часто у подростков в пубертатном и препубертатном периодах, при переутомлении и перенапряжении у спортсменов.

Для ступенчатого типа реакции характерно:

резкое увеличение пульса – более 100%;

ступенчатое повышение систолического АД, то есть систолический АД, измеренный непосредственно после нагрузки – на первой минуте – ниже, чем на 2 или 3 минутах периода восстановления;

замедлен период восстановления.

Тип реакции считается неблагоприятным, потому что механизм адаптации к нагрузке не удовлетворителен. Он свидетельствует об ослабленной системе кровообращения, не способной адекватно и быстро обеспечивать перераспределение кровотока, необходимое для выполнения мышечной работы. Часто наблюдается у лиц преклонного возраста, особенно при заболеваниях сердечно-сосудистой системы, после перенесенных инфекционных заболеваний, при переутомлении, при низкой физической подготовке, а также недостаточной общей тренированности у спортсменов.

Следует отметить, что гипотонический, гипертонический, дистонический и ступенчатый типы реакции считаются патологическими типами реакции сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку. Неудовлетворительным также считается нормотонический тип реакции, если возобновление пульса и АД происходит больше

3-х минут.

Результаты комбинированной пробы Летунова вообще оценивают также, как и при пробе 20 приседаний за 30 сек., определяя тип реакции. При нормальных функциональных способностях сердечно-сосудистой системы после каждой части пробы в то же время усиливаются реакции пульса и систолического АД; диастолическое АД в норме умеренно снижается при всех нагрузках.

Оценить качество сердечно-сосудистой системы на нагрузку можно также рассчитав показатель качества реакции (ПКР ) (1):

ПКР (по Кушелевскому) = (1)

где РД1 - пульсовое давление до нагрузки;

РД2 - пульсовое давление после нагрузки;

Р1 - пульс до нагрузки;

Р2 - пульс после нагрузки.

Оценка ПКР: 0,1-0,2 – нерациональная реакция;

0,3-0,4 – удовлетворительная реакция;

0,5-1,0 – хорошая реакция;

> 1,0 – нерациональная реакция.

Кровообращение при мышечной работе

При мышечной работе повышается потребность организма в кислороде и в питательных веществах. Для ее удовлетворения необходимо усиление кровообращения. Степень его усиления зависит от мощности работы. При мышечной работе минутный объем крови увеличивается за счет увеличения ударного объема крови и учащения сердечных сокращений; систолический объем может возрастать до 180-200 мл, а частота сердечных сокращений до 200 и более ударов в минуту; усиливается кровоснабжение мышц.

Повышается кровяное давление. Можно выделить пять типов реакций артериального давления на мышечную работу.

Нормотонический тип - выраженное повышение максимального давления; пульсовое давление возрастает, восстановительный период короткий.

Гипертонический - резкое повышение (до 200 мм рт ст) максимального и умеренное минимального (оно может оставаться прежним, но никогда не понижается); восстановительный период затянут.

Гипотонический - незначительное повышение максимального и минимального давлений; пульсовое давление не изменяется или уменьшается; восстановительный период длится долго.

Дистонический - максимальное давление повышается, иногда значительно; при определении минимального давления отмечается феномен «"бесконечного тона""; пульсовое давление возрастает; восстановительный период длится долго.

Ступенчатый - характеризуется повышением максимального давления не сразу, а спустя несколько минут после работы; минимальное давление нередко понижается.

Они характеризуются величиной изменений систолического, диастолического и пульсового давлений, направленностью этих изменений и скоростью восстановления до исходного уровня. Наиболее благоприятным типом является нормотический.

Изменения в кровообращении могут возникать еще до начала работы (предстартовое состояние). Эти изменения происходят по механизму условно - безусловных рефлексов. Во время работы импульсы от работающих мышц и от хеморецепторов сосудов, сигнализирующих о повышении кислотности крови, рефлекторно усиливают деятельность сердца и регулируют просвет сосудов это позволяет поддерживать работоспособность организма на должном уровне (Ю.Н. Чусов, 1981).

3. Влияние физических тренировок и гиподинамии на гемодинамику

Многочисленные физиологические исследования показывают, что под влиянием физических тренировок существенно улучшаются функции основных органов и систем человека и это приводит к выраженным положительным сдвигам гемодинамики.

Аэробная способность организма и переносимость физических нагрузок зависит от состояния системы транспорта кислорода. Она определяется частотой сердечных сокращений, величиной сердечного выброса, способностью рационального перераспределения регионального кровотока при физических нагрузках и количество восстановленного гемоглобина в крови. Физические тренировки приводят к увеличению функциональной способности каждого из этих звеньев.

Сердечное сокращение в покое у спортсменов ниже, чем у не тренированных лиц. Предполагается, что относительное изменение частоты сердечных сокращений, наблюдается по мере роста тренированности, обусловлено увеличением тонуса блуждающего нерва.

Регулярные тренировки позволяют повысить производительность сердца в покое и во время физических нагрузок при меньшей частоте сокращений за счет увеличения ударного объема крови. Это повышает экономичность сократительной функции миокарда, так как относительно уменьшаются потребности в кислороде.

У лиц занимающихся спортом, физиологическая гипертрофия миокарда, объем крови по отношению к массе тела больше, чем у не тренированных лиц. Увеличение сердца при этом во многом обусловлено большой величиной резервного объема крови, который и является резервом для увеличения ударного объема при нагрузке.

С увеличением тренированности жизненная емкость легких, циркулирующий объем воздуха увеличиваются, а частота дыхания уменьшается. Однако легочная вентиляция на один литр потребления кислорода в покое в результате тренированности не изменяется.

У спортсменов утилизация кислорода тканями находится на более высоком уровне и количество восстановленного гемоглобина выше. В покое возможность адаптации организма к нагрузкам выше у спортсменов, так как основные физиологические показатели находятся на более `"экономном"" уровне, а предельные возможности при физических нагрузках более высокие, чем у не тренированных лиц. У спортсменов переносимость нагрузок, максимальное потребление кислорода, предельный минутный объем крови значительно возрастают (В.Л. Карпман, 1954; Н.Д. Граевская, 1968).

Однако характер реакции сердечнососудистой и дыхательной систем на физическую нагрузку у тренированных и не тренированных существенно не отличается.

В результате физических нагрузок минутный объем крови увеличивается на 16-33%. На рисунке приведены частота сердечных сокращений и величины максимального потребления кислорода при максимальных и субмаксимальных нагрузках у спортсменов и нетренированных лиц.

При одинаковом субмаксимальном уровне потребления кислорода, содержание молочной кислоты у спортсменов ниже, чем у лиц не занимающихся спортом.

Тренированность расширяет переносимость длительных нагрузок. Хорошо тренированные лица в течение 8 часов могут переносить нагрузку в переделах 50%, а нетренированные люди лишь 25% от максимальной аэробной способности.

Улучшения переносимости нагрузки в результате тренировок связано с многими факторами, среди которых определенную роль играет более эффективное снабжение кислородом работающих мышц в результате увеличения сосудистого ложе, а также увеличение содержания калия и гликогена в мышцах.

Физические тренировки приводят к снижению массы тела, уменьшению толщины кожной складки. Психологическая тренированность способствует стабилизации и улучшению настроения, работа кажется легче, улучшается переносимость нагрузок. Физическая тренированность отодвигает возрастные границы старения, продлевает жизнь (Аршавский, 1962,1966).

Физическая нагрузка сопровождается одной из самых естественных для организма адаптивных реакций, для которой требуется хорошее взаимодействие всех звеньев системы кровообращения. Тот факт, что скелетные мышцы составляют до 40% массы тела, а интенсивность их деятельности может колебаться в очень широких пределах, ставит их в особое положение по сравнению с другими органами. К тому же надо учитывать, что в природе от функциональных возможностей скелетных мышц зависят как поиски пищи, так, порой, и сама жизнь. Поэтому в процессе эволюции выработались тесные взаимосвязи мышечных сокращений и сердечно-сосудистой системы. Они направлены на создание, по мере возможности, максимальных условий для кровоснабжение мышц, даже за счет снижения кровотока в других органах и системах. Учитывая важность обеспечения кровью сократительных мышц, в процессе эволюции сформировался ндвий уровень регуляции гемодинамики со стороны моторных отделов ЦНС. За счет них формируются условнорефлекторные механизмы регуляции кровообращения, т.е. предстартовые реакции. Значение их состоит в мобилизации сердечно-сосудистой системы, благодаря чему еще перед началом мышечной деятельности сердечные сокращения учащаются, а давление повышается.
Последовательность включения сердечно-сосудистой системы во время физического труда можно проследить при интенсивной нагрузке. Мышцы сокращаются под влиянием импульсов, идущих пирамидными путями, которые начинаются в прецентральной закрутке. Спускаясь к мышцам, они рядом с моторными отделами ЦНС возбуждающих также дыхательные и вазомоторные центры продолговатого мозга. Отсюда через симпатическую нервную систему усиливается деятельность сердца и сужаются сосуды. Одновременно с надпочечников в кровоток выбрасываются катехоламины, которые сужают сосуды. В функционирующих мышцах сосуды, наоборот, резко расширяются. Это происходит главным образом за счет накопления метаболитов, таких, как Н +, СОТ, К + »аденозин подобное. Вследствие этого возникает Перераспределительная реакция кровотока: чем больше количество мышц сокращается, тем больше крови, выброшенной сердцем, поступает к ним. В связи с тем, что для обеспечения повышенной потребности в крови функционирующих мышц предыдущего МОК уже не достаточно, быстро повышается деятельность сердца. При этом МОК может увеличиваться в 5-6 раз и достигать 20-30 л / мин. Из этого объема до 80-85% поступает в функционирующих скелетных мышц. Если в состоянии покоя через мышцы проходит 0,9-1,0 л / мин (15-20% от МОК в 5 л / мин) крови, то при сокращении мышцы могут получать до 20 л / мин и более.
При этом именно сокращение мышц также влияет на кровоток. При интенсивном сокращении результате сдавления сосудов доступ крови к мышцам уменьшается но при расслаблении быстро увеличивается. При меньшей силе сокращение доступ крови увеличивается во время фазы как сокращение, так и расслабление. Кроме того, сокращенные мышцы выдавливают кровь венозного отдела, с одной стороны, сопровождается увеличением венозного возврата к сердцу, а с другой - создаются предпосылки для увеличения доступа крови к мышцам во время фазы расслабления.
Интенсификация деятельности сердца при мышечном сокращении происходит на фоне пропорционального усиления кровотока через коронарные сосуды. Автономная регуляция обеспечивает сохранение мозгового кровотока на прежнем уровне. Кровоснабжение других органов зависит от нагрузки. Если мышечная нагрузка интенсивное, то, несмотря на рост МОК, доступ крови к многих внутренних органов может ухудшаться. Это происходит вследствие резкого сокращения приносящих артерий под влиянием симпатических сосудосуживающих импульсов. Развитая Перераспределительная реакция может быть выражена в такой степени, что, например, вследствие снижения почечного кровотока почти полностью прекращается сечотворення.
Рост МОК приводит к увеличению Рс. Рд за счет расширения сосудов мышц может оставаться прежним или даже снижаться. Если уменьшение бпору сосудистого отдела скелетных мышц не компенсирует сужение других сосудистых зон, то возрастает Рд.
Во время физической нагрузки возбуждению сосудодвигательный нейронов способствуют также импульсы с проприорецепторов мышц, хеморецепторов сосудов. Наряду с этим при мышечной работе в регуляции кровотока принимает участие адреналовая система надпочечников. Во время работы включаются и другие гормональные механизмы регуляции кровотока (вазопрессин, тироксин, ренин, предсердный натрийуретический гормон).
Во время мышечной работы «отменяются» рефлексы, контролирующие AT в состоянии покоя. Несмотря на увеличение AT, рефлексы с барорецепторов не тормозят деятельность сердца. В таком случае преобладает влияние других регулирующих механизмов.
В функционирующих мышцах увеличения AT при расширении сосудов приводит и к изменениям условий водного обмена. Увеличение фильтрационного давления способствует задержке в тканях части жидкости. Это обуславливает рост гематокрита. Увеличение концентрации эритроцитов (иногда на 0, § "1012 / л) является одной из целесообразных реакций организма, поскольку при этом увеличивается кислородная емкость крови.