Зміни функціонального стану системи кровообігу, спричинені виконанням максимальних динамічних і статичних навантажень

Високий рівень функціональних резервів системи кровообігу при виконанні роботи максимальної потужності проявляється у швидкій і більш повніймобілізації серцем своїх резервів, у його здатності продовжувати роботу в змінених умовах внутрішнього середовища.

Активізація системи кровообігу при м’язовій роботі обумовлена підвищеним кисневим запитом працюючих м’язів та інших активних органів і тканин. Систематичне виконання фізичної роботи сприяє зростанню функціональних резервів системи кровообігу, забезпечуючи економічність витрат енергії на роботу серця в стані спокою та при виконанні дозованих навантажень.

При виконанні інтенсивних навантажень спостерігається максимальна мобілізація резервів серцево­судинної системи. В залежності від інтенсивності фізичних навантажень функціональні показники роботи серця змінюються неоднозначно. При відносно невеликих за потужністю навантаженнях ЧСС збільшується однонаправлено із збільшенням показника СОК. Проте СОК стає максимальним вже при порівняно невеликих субмаксимальних навантаженнях, коли ЧСС становить всього 110­120 ск/хв. Подальше зростання хвилинного об`єму серця, в умовах виконання більш потужної роботи, відбувається за рахунок ЧСС [6, с. 35].

При виконанні максимального фізичного навантаження значно скорочується період відпочинку серця. В окремих випадках відношення діастоли до систоли може знизитись до одиниці (однаковатривалість скорочення і розслаблення серця); змінюється також сама систола – зменшується тривалість фаз напруження і вигнання. Внаслідок цього, тиск крові в шлуночках в період фази напруження зростає з такою швидкістю, що практично одноразово із закриттям стулкових клапанів відбувається відкриття півмісяцевих клапанів (Є.П. Ільїн). Важливим механізмом, що попереджує зменшення наповнення кров`ю порожнин серця, а отже, і зменшення систолічного об`єму серця в цих умовах, є збільшення сили серцевих скорочень. Лише значне зменшення діастоли (до 0,6 с і менше) може призвести до помітного зниження продуктивності роботи серця. Граничні величини змін основних показників кровообігу в умовах максимальних фізичних навантажень приведені в табл. 2.

Таблиця 2. Функціональні ефекти адаптації системи кровообігу до фізичних навантажень.

Виконання напруженої фізичної роботи призводить до збільшення систолічного тиску крові. В залежності від характеру роботи це збільшення може досягти 200 мм рт. ст. і більше. У відновному періоді, після тривалої напруженої роботи, систолічний тиск знижується, інколи нижче початкового (доробочого) рівня, діастолічнийтиск – або підвищується, або знижується. Різко виражені зміни цього показника є свідченням недостатньої адаптації циркуляційного апарата щодо виконуваної роботи [4, с. 38].

Зростання систолічного тиску зумовлено рефлекторним прискоренням ЧСС, а також надходженням в кров катехоламінів, які активізують роботу серця. Зниження діастолічного тиску крові після фізичного навантаження є наслідком розширення артерій, оскільки при накопиченні молочної кислоти в міжклітинній рідині та в крові адреналін не виявляє своєї судиннозвужуючої дії.

Великі втрати води з потом при виконанні напруженої фізичної роботи є однією з причин зменшення води в крові (гіповолемія). За таких умов, внаслідок збільшення в’язкості крові, збільшується опір руху крові в системі кровообігу і зростає навантаження на серце. Як наслідок, компенсаторно зростає сила серцевих скорочень і підвищується артеріальний тиск, особливо діастолічний. Це зумовлено утрудненим відтоком крові від серця в період діастоли. При цьому хвилинний обсяг кровообігу виявляється зменшеним.

У забезпеченні кисневого запиту при максимальних фізичних навантаженнях важлива роль належить перерозподілу крові: кровообіг органів черевної порожнини зменшується до 1% (24% в стані спокою),а кровообіг інтенсивно працюючих м’зів зростає з 32% в стані спокою до 90% (рис. 3, табл.3). Причиною робочої гіперемії є нагромадження в працюючих м`язах молочної кислоти, гістаміну, вуглекислоти та інших речовин, які діють на тканинні рецептори і гладенькі м`язи артеріол. Збудження, що виникає при цьому, передається у судинно­пресорний центр, а звідти до кровоносних судин непрацюючих частин тіла, викликаючи їх звужен­ня (явище компенсатор ноївазоконстрікції). У фізично підготовлених осіб, в порівнянні з непідготовленими, судинні реакції перерозподілу крові, при максимальних навантаженнях, більш ефективні. Вони сприяють забезпеченню працюючих м`язів киснем і поживними речовинами, зумовлюють виведення з організму продуктів обміну [4, с. 142].

Рис. 3. Функціональна схема серцево-судинної системи.

Таблиця 3. Особливості перерозподілу кровообігу в стані спокою і при

максимальних фізичних навантаженнях (за К. Андерсеном).

При виконанні фізичної роботи відбувається значне зменшення кровообігу органів черевної порожнини та непрацюючих скелетних м`язів і збільшення кровообігу інтенсивно працюючих м`язів (табл. 3). За таких умов перетравлення їжі, що її прийняла людина перед фізичною роботою, порушується, поживні речовини їжі піддаються дії гнильних і інших мікроорганізмів (хімус загниває, бродить, руйнує слизову оболонку шлунка та кишечника). Інтенсивну фізичну роботу (тренування) після прийняття їжі доцільно проводити не раніше ніж через 1,5­2 год.[4, с. 135].

Припинення роботи скелетних м`язів спричиняє бездіяльність периферійних м`язових помп, які в умовах скорочень м’язів допомагають серцю проштовхувати кров по судинах. Зосередженню значної частини крові в розширених капілярах нижніх кінцівок сприяє чинник земного тяжіння, оскільки серце не може перемістити необхідну кількість крові вверх по судинах, кровозабезпечення, а отже, і живлення мозку погіршується, рівень кров`яного тиску різко падає і людина втрачає свідомість (гравітаційний шок).

Для попередження виникнення гравітаційного шоку після напруженої роботи динамічного характеру необхідно продовжити біг, поступово зменшуючи його інтенсивність (заминка). Це сприятиме переходу частини циркулюючої крові в кров`яні депо, нормалізу­ватиме мозковий кровообіг і функцію серцево­судинної системи в цілому. У випадку виявлення перших ознак гравітаційного шокуспортсмену належить прийняти горизонтальне положення, підняти ноги вгору, зробити масаж, направлений на забезпечення руху крові до серця.

Статична робота при тонічному напруженні м`язів може виконуватись упродовж тривалого часу без помітних змін діяльності серцево­судинної системи, без помітної втоми (підтримання позисидіння чи стояння). Що ж до статичних зусиль, які супроводжуються тетанічними скороченнями м`язів, то вони не можуть продовжуватись довго, оскільки такі скорочення викликають швидку втому. Це зумовлено значними змінами кровообігу не тільки в м`язах, які скорочуються, а й в усьому організмі [7, с. 125].

Особливістю зміни регіонального кровообігу в м`язі, який працює в умовах статичного (ізометричного) скорочення, є значне збільшення внутрішньом`язового тиску, що призводить до порушення капілярного кровообігу. При цьому активізуються механізми анаеробного енергозабезпечення, зростає ЧСС, у м`язах накопичується значна кількість молочної кислоти, інших продуктів обміну, що призводить до швидкого настання втоми. Зростання ЧСС за даних умов зумовлене активізацією м`язових пропріорецепторів, які підвищують тонус нервового центру кровообігу в умовах анаеробного метаболізму. Разом з тим СОК при статичному зусиллі зменшується. Хвилинний об`єм кровообігу на початку статичного напруження великої групи м`язів збільшується за рахунок стимуляції ЧСС при одночасному зниженні показника СОК. Подальше зменшення СОК під кінець періоду статичного напруження приводить до ще більш значного зменшення ХОК.

Після припинення статичного напруження (у відновному періоді) спостерігається запізніле (більш виразне, ніж під час роботи) посилення кровообігу, вентиляції легень і споживання кисню (феномен статичних напружень). Даний феномен вказує на те, що дихання і кровообіг при статичних зусиллях менш ефективні, ніж при роботі динамічного характеру.

Оскільки феномен статичних напружень частіше виникає при напруженнях, що виконуються в положенні стоячи, коли для забезпечення руху крові серцю необхідно долати дію сил гравітації, то для розвитку статичної витривалості спортсменам варто виконувати відповідні комплекси вправ саме в такому положенні [7, с. 138].

Виконання тривалих циклічних (динамічних) навантажень працівником сприяє вдосконаленню механізмів аеробного енергозабезпечення (розвиток загальної витривалості), а отже систем, які забезпечують досягнення високих величин споживання кисню – дихальної і серцево­судинної. Фізична робота із значним обсягом статичних зусиль сприяє розвитку механізмів анаеробного енергозабезпечення і не зв`язана з високою досконалістю функцій киснезабезпечуючих систем. Отже, для першого досліджуваного характерним буде більша величина ХОК (30 л/хв), і він є представником динамічної форми праці, а для першого – менша величина ХОК (20 л/хв), і його робота пов’язана з статичними напруженнями.

1.3. Вікові особливості функціонування системи кровообігу. Зміни функціонального стану серцево-судинної системи у школярів і студентів в умовах емоційного стресу

У дітей, в порівнянні з дорослими, більша маса серця і загальний діаметр кровоносних судин, що значно полегшує кровообіг. Частота серцевих скорочень у новонароджених 120­140 ск/хв, у молодших школярів – 85­90 (у дорослих 65­75 ск/хв). У дівчаток пульс на5­10 ск/хв частіший, ніж у хлопчиків. Артеріальний тиск (АТ) крові у дітей віком 7–8 років – 100/65 мм рт. ст, у 12­річних – 105/70, у 15­річних – 110/75 мм рт. ст. У хлопчиків 5­9 років АТ вищий, ніж у дівчаток. Надалі, до початку періоду статевого дозрівання АТ стає більш високим у дівчаток, а з настанням періоду статевого дозрівання знову стає вищим у хлопчиків. У підлітків рівень АТ майже не відрізняється від величин, характерних для дорослих.

На рівень АТ виявляють вплив такі чинники як вік, зріст, стать, наявність місячних (у жінок), ЧСС, характер харчування, жирова маса, рухова активність тощо. У 90% людей з надмірною жировоюмасою тіла АТ підвищений, серед сухощавих артеріальна гіпертензія зареєстрована лише у 10% випадків, у вегетаріанців АТ ниж­чий, ніж у м`ясоїдів. Кількість осіб з підвищеним АТ збільшується з віком [7, с. 85].

Середній приріст АТ з 7 до 20 років становить 23,3 мм рт. ст. (1,79 мм рт. ст. упродовж року) для систолічного тиску і 20,3 мм рт. ст. (1.56 мм рт. ст. упродовж року) для діастолічного. Дещо більш високий приріст АТ спостерігається у віці від 11 до 14 років, що, ймовірно, зумовлено активізацією гормональної функції статевих залоз. В міру статевого дозрівання АТ у хлопчиків (з 14 років) стає вищим, ніж у дівчаток. Підвищений АТ відмічався в середньому у 2,8% дітей, понижений – у 1% дітей. В період статевого дозрівання відсоток дітей з гіпер­і гіпотензивним станом зростає відповідно на 5 і 3% (гіпертензія – тимчасове підвищення АТ, гіпотензія – тимчасове пониження АТ).

У дітей раннього віку значно переважає тонус симпатичних нервів над тонусом парасимпатичних нервів. Симпатичний нерв, що іннервує серце, збільшує ЧСС, парасимпатичний (блукаючий) нерв, навпаки, зменшує ЧСС. Тонус нервових центрів блукаючого нерва у дітей з віком поступово підвищується, що і спричиняє відмічене сповільнення серцевої діяльності. Із зростанням фізичної підготовленості людини, яка систематично займається фізичною культурою і спортом, тонус блукаючого нерва зростає (спортивна брадикардія), а отже рефлекторно сповільнюється і ЧСС.

Однією з причин підвищення АТ у дітей є психічні перенапруження, викликані навчальними навантаженнями, різними позакласними заняттями, малоруховий спосіб життя, значні витрати часу на перегляд телепередач, читання книг тощо. Підтвердженням психічної теорії артеріальної гіпертензії школярів є той факт, що у учнів фізико­математичних, математичних і інших спецшкіл підвищений тиск виявляється в п`ять разів частіше, ніж в учнів звичайних шкіл.

Здоров’я дітей залежить і від атмосфери, що оточує їх у школі та вдома. Чинниками, що спричиняють розвиток артеріальної гіпертензії є гіпокінезія, порушення раціонального режиму дня, надмірна вага дітей, споживання солоної їжі, солодощів, хронічні захворювання нирок, печінки, жовчного міхура, тонзиліти тощо.

Надзвичайна напруженість навчальної та позанавчальної роботи, соціальна незрілість студентів, низька фізична підготовленість, невміння організувати свою працю – усе це чинники, що створюють умови для перевтоми студентів, нервових, серцево­судиннихзахворювань, зниження захисних функцій організму, загострень захворювань які раніше не проявлялись. Емоційні перевантаження особливо шкідливі за умов зменшення рухової активності учнів (студентів), зловживанні алкоголем, курінні  [5, с. 115].

Внаслідок неправильної гігієнічної організації навчального процесу у вузі погіршується стан здоров’я студентів. У кінці першого та другого семестрів навчання у 30% обстежуваних студентів виявлено підвищення тиску крові, у 60% зареєстровані невротичні ознаки, у 40% – погіршення зору, у 20% – загострення хронічних хвороб.

Відсутність адекватних реакцій системи кровообігу на емоційні подразники спричиняє такі серцево­судинні захворювання як гіпертонічна хвороба, коронарна недостатність тощо. Однією з причин формування коронарної недостатності у студентів є екзаменаційний стрес і пов`язане з ним нервово­емоційне напруження, збільшення вмісту холестерину в крові. Встановлено, що вміст холестерину, жирів і жироподібних речовин в крові студентів в період першої половини екзаменаційної сесії різко підвищується, а під кінець сесії істотно знижується. Сильне хвилювання, страх, образливе слово нерідко зумовлюють приступи стенокардії, особливо у осіб, які мають зміни в серцевих артеріях, викликані атеросклерозом [12, с. 27].

Активізація функцій системи кровообігу у студентів в умовах екзаменаційного стресу нерідко досягає величин, характерних для спортсменів в передстартовому періоді. Проте у спортсменів такі напруження і викликані ним зміни внутрішнього середовища за умови виконання тренувальних чи змагальних навантажень швидко нормалізуються. У студентів, які не мають такої фізичної розрядки, дане напруження може призвести, особливо під кінець сесії, до порушень діяльності серця, зниження працездатності, небажання вчитися.