Внутренняя среда организма - Кассиль Григорий Наумович (книги бесплатно без регистрации полные txt) 📗
На рис. 19 представлена схема гуморально-гормональных взаимоотношений при кратковременных физических нагрузках (например, соревнование по бегу на 100 м или плавание на 100—200 м). Первоначальное повышение поступления в кровь и экскреции адреналина с мочой (стадия тревоги по Селье) сменяется устойчивым накоплением норадреналина и кортикостероидов (стадия резистентности). Содержание же трофотропных метаболитов (ацетилхолина, гистамина, серотонина, инсулина) во внутренней среде при этом обычно несколько снижена.
В другом плане протекают гуморально-гормональные реакции при длительных, продолжающихся несколько часов физических нагрузках (например, ходьба на лыжах, езда на велосипеде, марафонский бег и т. д.). Схематически они представлены на рис. 20. У хорошо тренированных, высококвалифицированных спортсменов содержание катехоламинов и кортикостероидов в крови и экскреция их с мочой в первом периоде значительно повышены. Однако первоначальное снижение содержания трофотропных метаболитов в организме постепенно переходит в другую фазу и во втором периоде, по мере утомления спортсмена, начинает неуклонно нарастать, в то время как эрготропная активность жидких сред и выделений снижается. Предельное физическое утомление, в зависимости от состояния и возможностей спортсмена, может привести (хотя и необязательно) на каком-то этапе к истощению симпатоадреналовой системы и прогрессирующей активации системы вагоинсулярной, что сопровождается явлениями значительного уменьшения эффективности прилагаемых усилий, и в отдельных случаях — к явлениям коллапса и даже шока. Длительность периодов возбуждения и торможения (истощения) зависит в основном от индивидуальных возможностей спортсмена, его квалификации, наличия резервов, психологического настроя, мотивации, значимости соревнования.
Рис. 19. Схема гуморально-гормональных взаимоотношений при короткой физической нагрузке.
1 — адреналин; 2 — норадреналин; 3 — кортикостероиды; 4 — трофотропные метаболиты (ацетилхолин, гистамин, серотонин).
Рис. 20. Схема гуморально-гормональных взаимоотношений при длительной физической нагрузке.
А — оптимальный вариант; Б — неоптимальный вариант. Остальные обозначения те же, что на рис. 19.
Встречающийся обычно при длительных физических напряжениях у менее тренированных (менее квалифицированных) спортсменов неоптимальный вариант (рис. 20, Б) отличается высоким исходным (фоновым или предстартовым) уровнем катехоламинов (в первую очередь адреналина) и кортикостероидов. Резервы при этом большей частью недостаточны. Торможение, а иногда и истощение симпатоадреналовой и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой систем наступает у них значительно быстрее, чем у спортсменов, у которых течение гуморально-гормональных процессов при длительной физической нагрузке протекает по оптимальному варианту. Накопление трофотропных метаболитов наступает почти сразу после начала тренировок или соревнований, а снижение активности эрготропных систем (избыточно напряженных в предстартовом периоде) развивается быстро и препятствует достижению успеха. Все это ведет к снижению результативности прилагаемых усилий. Вот почему спортсмену не хватает иногда десятой доли секунды для победоносного финиша.
При длительных тренировках по мере адаптации организма к физическим нагрузкам происходит некоторое снижение в крови и моче биологически активных веществ как эрго-, так и трофотропного ряда. Сходные явления были отмечены со стороны гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Так, например, спортсмены, показавшие высокие результаты при плавании на длинные дистанции, экскретировали с мочой меньшие количества кортикостероидов, чем спортсмены, работавшие на коротких дистанциях. В этом проявляется адаптация организма к стрессовым ситуациям. Организм экономит силы и обходится меньшим количеством гормонов и медиаторов. Но здесь возникает парадоксальное явление. Ведь и при хроническом утомлении экскреция катехоламинов и кортикостероидов значительно снижается. Как же так? И адаптация, и утомление ведут к однозначному изменению гуморальногормональных систем.
Если при утомлении происходит постепенное снижение физической активности на фоне ослабления эрготропных механизмов и усиления трофотропных, то при адаптации возрастает способность организма обходиться меньшим количеством энергетических ресурсов — метаболитов, гормонов, медиаторов, ферментов. Организм как бы бережет расходование биологически активных соединений. Через стадию избыточной или повышенной суперкомпенсации, столь свойственной всем живым системам при стрессовых и экстремальных ситуациях, возникает какое-то компенсаторное равновесие. Происходит как бы экономизация расходования энергетических ресурсов, переход от баланса очень высокого к менее высокому, умеренному и даже несколько сниженному. Это может привести к уменьшению образования и использования гормонов и медиаторов (катехоламинов, кортикостероидов, серотонина и т. д.) организмом хорошо тренированных спортсменов. Организм охраняет свои регуляторные системы от перенапряжения, но в то же время легко мобилизует резервные возможности. Реактивность всего нейро (вегетативно)-гуморально-гормонального комплекса у высококвалифицированных спортсменов, как мы уже указывали, очень велика. И при малейшей тревоге происходит мгновенное усиление наличных и потенциальных возможностей. В этом-то и заключается различие, сходство и единство процессов возбуждения и торможения гомеостатических механизмов, регулирующих относительное постоянство внутренней среды организма.
Однако существует еще один аспект проблемы, необязательный, нежелательный, но все-таки возможный. Экономное расходование, протекающее на фоне высокого образования биологически активных веществ (катехоламинов, ацетилхолина, гистамина, серотонина, кортикостероидов и т. д.), о чем можно судить по уменьшению экскреции продуктов их обмена, приводит иногда к значительному накоплению их во внутренней среде. Поступая в кровь и тканевую жидкость, неиспользуемые эрго- и трофотропные вещества непрерывно воздействуют на тканевые рецепторы. Поток сигналов, поступающих в центральную нервную систему, возрастает, нервные клетки получают информацию о дискомфорте, надвигающемся неблагополучии, напряжении гомеостатических механизмов. Неблагоприятные условия, получившие название «факторов риска», повышают вероятность возникновения тех или других патологических процессов в организме.
Так, например, при длительных физических упражнениях хорошо адаптированный организм, экономно расходующий гормоны и медиаторы симпатоадреналовой системы, в той или иной степени подвержен факторам риска, связанным с развитием сердечно-сосудистых заболеваний, например гипертонии. Быть может (это только пока предположение, а не проверенный экспериментом факт), не совсем понятный высокий уровень гистамина и серотонина у некоторых категорий спортсменов также зависит от экономного их использования. Отсюда и фактор риска, выражающийся в возможной аллергизации организма при некоторых видах спортивной деятельности.
Как правило, соотношение эрго- и трофотропных метаболитов во внутренней среде взаимно компенсировано. Безупречно работающие гомеостатические механизмы сбалансированы. Динамическое равновесие между ними сохраняется даже при экстремальных условиях. Но могут возникнуть ситуации, когда относительное постоянство состава и свойств внутренней среды нарушается и вот почему столь обязательны систематические физиологические, биохимические и медицинские обследования спортсменов, необходимые для поддержания оптимальных условий во внутренней среде. Можно высказать и другое предположение. Активация и ускорение ферментных реакций при спортивной деятельности, нарастающий темп биохимических реакций при повышенных требованиях, предъявляемых организму, приводят к стремительно нарастающему образованию, мгновенному использованию и распаду биологических соединений. Как известно, в момент образования они влияют на рецептор более эффективно, более действенно. Происходит примерно то же самое, что имеет место при химических реакциях в неорганическом мире, т. е. в момент образования вещества более активны и организм использует их в меньшем количестве, но с тем же эффектом, чем вещества, длительно сохраняющиеся в крови. Биологически активные вещества медленнее взаимодействуют с рецепторами или клетками-мишенями, если сравнительно долго циркулируют в жидких средах организма. Убыстрение кругооборота приводит к повышению коэффициента полезного действия и, следовательно, более экономному расходованию необходимых организму при спортивной деятельности разнообразных нейрогуморальных факторов. В этом, возможно, и заложен ведущий механизм адаптации организма к повторным стрессорным воздействиям, в частности, к напряженным физическим нагрузкам.
