Феноменологическая картина гипокинезии

Феноменологическая картина гипокинезии. Тот факт, что двигательная активность совершенствует физические особен¬ности, повышает работоспособность, общеизвестен. Он под¬твержден неоднократно в специальных экспериментах и наблюдениях. Не менее известно, что научно-техническая революция ведет к уменьшению доли тяжелого физического труда и на производстве, и в быту, а, следовательно, к неуклонному снижению доли активной двигательной деятельности.

Каковы же причины неблагоприятных последствий гипокинезии? Снижение двигательной активности приводит к наруше¬нию слаженности в работе мышечного аппарата и внутренних органов вследствие уменьшения интенсивности проприоцептивной импульсации из скелетных мышц в центральный аппарат нейрогуморальной регуляции (стволовый отдел моз¬га, подкорковые ядра, кору полушарий большого мозга). На уровне внутриклеточного обмена гипокинезия приво¬дит к снижению воспроизводства белковых структур: нару¬шаются процессы транскрипции и трансляции (снятие гене¬тической программы и ее реализация в биосинтезе). При гипокинезии изменяется структура скелетных мышц и миокарда.

Падает иммунологическая активность, а также устойчивость организма к перегреванию, охлаждению, недо¬статку кислорода. Уже через 7—8 суток неподвижного лежания у людей наблюдаются функциональные расстройства; появляются апатия, забывчивость, невозможность сосредоточиться на серьезных занятиях, расстраивается сон; резко падает мы¬шечная сила, нарушается координация не только в сложных, но и в простых движениях; ухудшается сократимость скелетных мышц, изменяются физико-химические свойства мышечных белков; в костной ткани уменьшается содержание кальция.

У юных спортсменов эти расстройства развиваются медленнее, но и у них в результате гиподинамии нарушается координация движений, появляются вегетативные дисфунк¬ции. Особенно пагубна гиподинамия для детей.

При недоста¬точной двигательной активности дети не только отстают в развитии от своих сверстников, но и чаще болеют, имеют нарушения осанки и опорно-двигательной функции. Последние полмиллиона лет человек эволюционирует филетически, т. е. без изменений в своей генетической про¬грамме. Между тем условия, в которых жили наши далекие предки, и условия, в которых живем мы, отличаются, прежде всего, требованиями к объему выполняемых движений.

То, что было необходимо древним людям, стало ненужным современному человеку. Мы затрачиваем несравненно мень¬ше физических сил, чтобы обеспечить собственное сущест¬вование. Но закрепленная тысячелетиями в геноме человека норма двигательной активности не стала для него анахро¬низмом, ибо не просто при неизменном геноме освободиться от обусловленных им программ жизнедеятельности. Действительно, нормальное функционирование сердечно¬сосудистой, дыхательной, гормональной и других систем организма тысячелетиями развертывалось в условиях актив¬ной двигательной деятельности, и вдруг на последнем 100-50-летнем отрезке эволюции условия жизни предлагают организму совершенно необычную при недостатке движений форму реализации сложившихся способов жизнедеятельно¬сти его органов и систем.

Природа человека не прощает этого: появляются болезни гипокинезии. Их развитие связано с глубокими функциональными и структурными изменениями на уровне воспроизводства клеточных структур в цепи ДНК – РНК – белок. 2.3.2. Гипокинезия на клеточном уровне Какими механизмами порождаются видимые невооруженным глазом расстройства физиологических функций при гипокинезии? Ответ на этот вопрос получен при исследовании внутриклеточных меха¬низмов роста и развития организма.

Многочисленные экспериментальные факты свидетель¬ствуют о том, что гипокинезия для теплокровных животных и человека является стрессорным агентом. Аварийная стресорная фаза экспериментальной гипокинезии продолжается с первых по пятые сутки.

Для нее характерно резкое повы¬шение продукции катехоламинов и глюкокортикоидов, пре¬обладание катаболических процессов. Вес животных падает. Наиболее интенсивному разрушительному влиянию на этой стадии подвергается тимус вследствие миграции лимфоци¬тов, составляющих около 90% его клеточных популяций. Повышенная чувствительность лимфоцитов к стресс-гормонам может рассматриваться как главная причина их мигра¬ции и падения массы тимуса. В последующие 10 суток разрушительному воздействию подвергаются селезенка и печень.

Практически неизменными остаются полушария большого мозга. С 30-х по 60-е сутки гипокинезии вес животных стабилизируется, но, как пока¬зали исследования, останавливается нормальный физиологический рост. Содержание нуклеиновых кислот в клетках коррелирует с процессами роста животных и его остановкой при гипоки¬незии. Менее всего подвержен влиянию гипокинезии головной мозг. В первые 10 дней гипокинезии в нем отмечается увеличение ДНК при сохранении исходного уровня РНК. Концентрация и общее содержание РНК в сердце снижается, что приводит к нарушению биосинтеза белка в миокарде.

Отношение РНК/ДНК падает, следовательно, уменьшается и скорость транскрипции (считывания программы биосинтеза) с генетических матриц ДНК. В первые 20 суток гипокинезии падает и абсолютное содержание ДНК, начинаются деструк¬тивные процессы в сердце. С 20-х по 30-е сутки содержание ДНК в сердце растет. Этот рост связан с ее увеличением в эндотелии и фибро¬бластах сердца (60 % ДНК сердца находится в фибробластах и эндотелиальных клетках, 40% - в мышечных клетках – кардиомиоцитах). Известно, что количество мышечных кле¬ток сердца с 20-х суток постнатального онтогенеза не увели¬чивается.

С 30-х по 60-е сутки прироста содержания ДНК в сердце не происходит. Снижается плоидность кардиомиоцитов. В нор¬мальных условиях жизнедеятельности число кардиомиоци¬тов, имеющих более двух ядер, увеличивается. Следователь¬но, активность генетического аппарата клетки находится в тесной связи с интенсивностью ее функционирования, а гипокинезия выступает как фактор торможения биосинтеза. Особенно демонстративны эти изме¬нения в скелетных мышцах: если при нормальном содержании животных количество РНК за 2 месяца увеличивается на 60 %, то при двухмесячной гипокинезии становится ниже нормы.

Концентрация нуклеиновых кислот в печени при гипоки¬незии остается на уровне нормы, но снижается их абсолютное (т. е. на массу всего органа) содержание.

В печеночной ткани наблюдаются дистрофические изменения, падает количество полиплоидных и делящихся клеток, т. е. клеток с увеличиваю¬щимся количеством ДНК, угнетается синтез матричной и рибосомальной РНК. Снижение общего количества ДНК – результат гибели части клеток печени. В тимусе и селезенке начиная с первых дней гипокинезии и до 20-х суток падает и концентрация, и общее содержание нуклеиновых кислот. Содержание и скорость биосинтеза белковых структур клетки тесно связаны с изменениями количества ДНК и РНК. В первые 20 дней гипокинезии отмечается преобладание ката-болических процессов в клетках и тканях экспериментальных животных.

Вследствие деструктивных изменений в клетках тимуса и печени, скелетных мышц, концентрация катепсина Д, фермента распадающихся тканевых белков, уже к третьим суткам гипокинезии превышает уровень контроля в два раза. С 20-х по 30-е сутки гипокинезии наблюдается стабилиза¬ция белкового состава внутренних органов.

В клетках печени и кардиомиоцитах количество белка начинает расти, но в по¬следующие дни – от 30-го до 60-го — уровень его остается стабильным. Возвращение в условия нормальной жизнедеятельности после гипокинезии приводит к активизации биосинтеза нукле¬иновых кислот и белка. В тимусе уже к десятым суткам восстановительного периода их содержание достигает уровня контрольных животных. В скорости восстановительных про¬цессов проявляется одна из закономерностей биологического развития: низкодифференцированные структуры восстанавли¬ваются быстрее, чем высокодифференцированные.

К концу 30-го дня восстановительного периода подопытные живот¬ные практически не отличались от контрольных. Этот факт убедительно свидетельствует о том, что гипокинезия не вызывает необратимых изменений в генетическом аппарате клетки. Глава 3. Потребление кислорода как биохимический критерий гиподинамии Жизненный комфорт современного человека вызвал резкое ограничение ежедневной двигательной активности, что приводит к отрицательным изменениям в деятельности различных систем организма.

Особенно большие изменения в условиях дефицита движений проис¬ходят в сердечно-сосудистой и дыхательной системах. Определив уровень потребления кисло¬рода, можно оценить функциональные воз¬можности кардиореспираторной системы современных школьников. Гиподинамия отрицательно влияет как на взрослых, так и на детей и подрост¬ков. Систематическое обследование детей школьного возраста позволило у трети из них обнаружить патологию сердечно-сосу¬дистой системы.

Это указывает на необхо¬димость принятия срочных мер, направлен¬ных на усиление двигательной активности растущего организма. Сегодня, изучив предельные возмож¬ности систем дыхания и кровообращения у человека, можно определить максималь¬ное потребление кислорода (МПК). По мнению Всемирной организации здравоох¬ранения, МПК — один из наиболее инфор¬мативных показателей функционального состояния кардиореспираторной системы. А так как системы кровообращения и дыха¬ния – ведущие в процессах аэробного энер¬гообеспечения, то по их показателям судят также о физической работоспособности организма в целом.

Обычно МПК определяют в лаборатор¬ных условиях. Каждый испытуемый в течение 6-8 мин на велоэргометре выполняет предельную трехступенчатую работу нарастающей мощности. На последней минуте, когда частота сердечных сокращений (ЧСС) достигает 180-200 уд/мин, выды¬хаемый воздух забирают в так называемые мешки Дугласа, анализируют его и после определения минутного объема дыхания рассчитывают максимальное потребление кислорода.

Полученную величину делят на массу тела (кг) – это и есть показатель максимального потребления кислорода (МПК/кг), который объективно отражает работоспособность человека. На основании экспериментального ма¬териала, опубликованного в специальной литературе, можно оценить работоспособ¬ность школьников обоего пола, исходя из относительных величин МПК (см. Приложение 2, табл.2). Изучив функциональные возможности кардиорееппраторной системы, мы полу¬чили доказательства, что у современных школьников постепенно снижаются от¬носительные величины МПК, а, следова¬тельно, ухудшается физическая работоспособности.

Оказалось, что функциональ¬ные возможности кардиореспираторной системы современных школьников ниже, чем их сверстников и 1950-1970-х годах. Особенно заметны сдвиги у девочек, у которых отмечено снижение с возрас¬том исследуемого показателя. В возрасте 9-10 лет физическая работоспособность школьниц оценивалась как удовлетворительная (37,8 мл/кг), а в 15-16 лет – неудовлетворительная (29,9 мл/кг). Ухуд¬шение функциональных возможностей систем кровообращения и дыхания со¬провождалось постепенным увеличением с возрастом жировой ткани (в организме девочек в возрасте 9-10 лет содержание жира составляло свыше 24% от всей мас¬сы тела, в 13-14 – свыше 25%, а в 15-16 лет – около 29%). Снижение функциональных возможностей кардиореспираторной системы совре¬менных школьников в основном связано с гиподинамией.

Обнаружено, что с возрас¬том двигательная активность (ДА) имеет тенденцию к снижению, особенно четко выраженную у девушек.

Отмечено, что сре¬ди детей всех возрастов есть подвижные дети, с высоким уровнем ДА, выполняющие в день 18 тыс. шагов, и малоподвижные, с низким уровнем двигательной активности, совершающие менее 11 тыс. шагов. В результате определения МПК/кг у де¬тей с разным уровнем ДА выявлено четкое изменение этого показателя в зависимости от физической активности детей.

Школьни¬ки, выполняющие от 12 до 18 тыс. шагов в день, имели достоверно большие величины МПК/кг, чем их малоподвижные ровесни¬ки. Эта разница в активности свидетельству¬ет о том, что выполнение в день менее 12 тыс. шагов приводит к развитию гиподинамии. Об этом говорят результаты обследования школьников обычной и школы полного дня, которая отличалась не только организаци¬ей учебного процесса, но и двигательным режимом дня. В школе полного дня между уроками практиковалась так называемая «динамическая пауза» и во второй полови¬не дня – спортивный час. Во всех возраст¬ных группах обеих школ с 9 до 16 лет отмечены достоверные различия в относительных показателях МПК/кг. Методом непрямой калориметрии мы оцепили энергетическую стоимость 11 тыс. шагов.

Оказалось, что мальчики 7-9 лет на 1 тыс. шагов тратили 21 ккал, а 14-16 лет – 42 ккал; девочки 7 лет-9 19 ккал, а 14-16 лет – 35 ккал. Повышение с возрас¬том энергозатрат связано не только с тем, что у школьников старших классов шаг ста¬новится шире и размашистее, по и г тем, что большая энергостоимость связана с неодинаковым процентным содержанием скелетных мышц в организме детей и подростков.

У ребенка в возрасте 10 лет из всей массы тела на скелетные мышцы приходит¬ся 20%, а у 14-летних – 26%. Исходя из приведенных данных, нетруд¬но рассчитать, сколько энергии тратят школьники различного возраста и пола на 11 тыс. шагов. Если учесть, что мальчики в возрасте 10-16 лет расходуют в сутки 2200-2900 ккал, а девочки 2000-2700 ккал и что 25-30% этих энергозатрат должно при¬ходиться на двигательную активность, то становится очевидным дефицит движении, который создается при выполнении 10-11 тыс. шагов, приводящий к значительному снижению аэробных возможностей орга¬низма. Следовательно, ДА и максимальное потребление кислорода находятся в пря¬мой зависимости: чем выше число локомоций (ходьба), тем лучше функциональное состояние кардиореспираторпой системы.

Глава 4. Роль физической активности в сохранении здоровья Движение было необходимым условием для выживания организмов на про¬тяжении длительной эволюции, приведшей к становлению челове¬ка. Добывание пищи, поиски условий комфорта, уход от опас¬ности требовал большой мышечной активности.

Она достигалась не только усиленной работой нервных центров, но и гуморальной регуляцией. Любое напряжение сопровождалось выделением боль¬шого количества адреналина, норадреналина и других гормонов, которые обеспечивали напряженную работу сердца, легких, пече¬ни и других органов, позволявших снабжать мышцы глюкозой, кислородом и другими необходимыми веществами, а также осво¬бождать организм от шлаков.

Сейчас, когда у людей сидячих профессий и учащихся мышеч¬ная работа уменьшилась, нервные напряжения остались и даже усилились. При нервных нагрузках по-прежнему выделяются в кровь гормоны, но они не разрушаются так быстро, как при уси¬ленной мышечной работе. Избыток гормонов действует на нервную систему человека, лишает его сна, поддерживает его беспокойное состояние.

Человек в своих мыслях все время возвращается к тревожным ситуациям, как бы проигрывает их в своем сознании, а это уже подходящая почва для неврозов и даже для телесных заболеваний: гипертонии, язвы желудка и пр. Спокойная мышеч¬ная работа, особенно после нервных перегрузок, позволяет раз¬рядить напряжение, так как при этом разрушаются гормоны, они перестают влиять на нервные центры, а усталость способствует быстрому наступлению сна. Вот почему физическая активность во многих случаях позволяет нам улучшить свое настроение, вер¬нуть утраченное спокойствие.

Но дело не только в этом. В нашем организме непрерывно идут процессы обмена веществ. Часть всосавшихся в кишечнике веществ идет на построение элементов клеток и тканей, на син¬тез ферментов. Другая часть распадается и окисляется с освобож¬дением энергии. Эти процессы тесно связаны между собой. Чем сильнее идут процессы распада и окисления, тем интенсивнее идут процессы создания новых веществ.

Если же обнаруживается несоответствие между поступлением питательных веществ и энерготратами, то избыток всосавшихся веществ идет на образование жира. Он откладывается не только под кожей, но и в соединитель¬ной ткани, которая нередко замещает специализированные ткани: мышечную, печеночную и др. Совершенно иначе обмен веществ идет при достаточной мы¬шечной активности. Длительный и интенсивный труд обычно ведет к некоторым изменениям в клетках и тканях, даже к частичному их разрушению.

Однако освободившейся в ходе распада и окис¬ления органических веществ энергии достаточно не только для восстановления разрушенных частей, но и для синтеза новых элементов. В результате приобретается много больше, чем было потеряно. Но всему есть свой предел. Если работа слишком интен¬сивная, а отдых после нее недостаточен, то восстановления раз¬рушенного и синтеза нового не будет. Следовательно, тренировочный эффект будет проявляться не всегда. Слишком малая нагрузка не вызовет такого распада веществ, который смог бы стимулировать синтез новых, а слишком напряженная работа может привести к преобладанию распада над синтезом и к дальнейшему истощению организма.

Трениро¬вочный эффект дает лишь та нагрузка, при которой синтез белков обгоняет их распад. Вот почему для успешной тренировки важно рассчитывать затрачиваемые усилия. Они должны быть достаточ¬ными, но не чрезмерными. Только при этих условиях растет функциональная мощность органа и организма в целом.

Другое важное правило состоит в том, что после работы необходим обязательный отдых, позволяющий восстановить утраченное и приобрести новое. Сейчас медицине известны вещества, которые могут резко под¬нимать на короткое время нервную и мышечную силу, а также препараты, стимулирующие синтез мышечных белков после дей¬ствия нагрузок. Первая группа препаратов получила название допингов (от англ. dope — давать наркотик). В спорте примене¬ние этих веществ категорически запрещено не только потому, что спортсмен, принявший допинг, имеет преимущество перед тем спортсменом, который его не принимал, и его результаты могут оказаться лучшими не за счет совершенства техники, мастерства, труда, а за счет приема препарата, но и потому, что допинги очень вредно действуют на организм.

За временным повышением работоспособности может последовать полная инвалидность. (Впервые допинг стали давать лошадям, участвующим в скачках. Они действительно показывали большую резвость, но после скачек никогда не восстанавливали свою прежнюю форму, чаще, всего их пристреливали.

Дельцам важен был выигрыш в тотализатор, не¬редко более крупный, чем стоимость самой лошади). Что касается веществ второго типа, то они находят примене¬ние в медицине, например при восстановлении мышечной деятель¬ности после того, как снят гипс, наложенный после перелома кости. В спорте эти вещества находят ограниченное применение. Беспредельны ли спортивные результаты? Все ли люди способ¬ны даже при самых правильных тренировках стать знамениты¬ми спортсменами? Оказывается, нет. Люди обладают различны¬ми наследственными задатками, и потому их спортивные достиже¬ния не одинаковы.

В одних видах спорта они более значительны, чем в других. Поэтому очень важно найти именно тот вид спорта, который окажется для человека наиболее перспективным.