Тема. Визначення адреналіну, норадреналіну й лактату у плазмі крові. Чсс та швидкість споживання кисню у нетренованих чоловіків та спортсменів при різних аеробних навантаженнях

Мета роботи: вивчити ЧСС та швидкість споживання кисню у нетренованих чоловіків та спортсменів при різних аеробних навантаженнях. У результаті проведення лабораторної роботи студенти повинні:

– знати характеристику різних аеробних навантажень;

– вміти визначати частоту серцевих скорочень та лактату у плазмі крові.

Короткі теоретичні відомості

Під терміном «споживання кисню» слід розуміти кількість кисню, яку поглинає організм протягом однієї хвилини. У стані спокою споживання кисню становить 200-300 (250) мл/хв. Його величина залежить від ваги й статі людини та умов довкілля. Під час виконання роботи споживання кисню може збільшуватись у 20 і більше разів та досягти рівня так званого максимального споживання кисню (МСК), який є інтегративним показником аеробної працездатності організму і який дуже широко використовують у практиці спорту для оцінки різних якостей спортсмена, у тому числі, його тренованості. У стані спокою, за умови помірної м’язової роботи, тобто коли ресинтез АТФ здійснюється завдяки аеробним механізмам енергозабезпечення, споживання кисню відповідає кисневому запитові організму. В міру того, як підвищують інтенсивність роботи (субмаксимальної чи максимальної потужності), аеробні процеси не в змозі повністю забезпечити швидкість ресинтезу АТФ (слід зазначити, що окисне фосфорилювання є відносно повільним процесом ресинтезу), а тому у процес включаються більш ефективні анаеробні механізми його ресинтезу. Це, у свою чергу, призводить до кисневого дефіциту, тобто коли споживання кисню не відповідає кисневому запитові. Як наслідок, після закінчення роботи протягом певного періоду часу спостерігається підвищене, порівняно зі станом відносного спокою, споживання кисню. Кількість кисню, що в період відновлення споживається поверх рівня основного обміну, називають кисневим боргом. Цей термін був запропонований англійським ученим А. Хіллом. Таким чином, кисневий попит під час роботи складається із суми споживання кисню і кисневого дефіциту, що компенсується у період відновлення і, фактично дорівнює кисневому боргу. Кисневий борг включає два компоненти (Р. Маргарія):

– алактатний кисневий борг - це кількість кисню, яку необхідно затрачувати для ресинтезу АТФ і креатинфосфату (КФ). Він ліквідується протягом першої хвилини (30 с) після припинення роботи;

– лактатний кисневий борг - це кількість кисню, яку необхідно витратити для ліквідації накопиченої під час роботи молочної кислоти. Ліквідація цього компонента може тривати 30 хвилин і більше.

Величина кисневого боргу залежить від потужності виконаного навантаження і тренованості обстежуваного. Максимальний кисневий борг, який утворюється під час виконання анаеробної роботи максимальної потужності (наприклад, спринтерський біг тощо), є інтегративним показником анаеробної продуктивності організму, тобто визначає сумарну кількість роботи, яку спортсмен може виконати у разі максимального підсилення. У нетренованих людей величина максимального кисневого боргу становить 3-5л., у спортсменів високого ґатунку, які представляють швидкісно-силові види спорту (біг - 100, 200 м; ковзани – 500 м тощо) –– 20-24 л.

Рівень анаеробної працездатності спортсменів можна визначити також за концентрацією молочної кислоти в крові. Вона накопичується безпосередньо у м’язах під час виконання роботи. Після припинення навантаження вона надходить у кров. Найбільшу її концентрацію спостерігають на 2-9 хв відновлення. У здорових молодих людей після виконання фізичних навантажень рівень молочної кислоти в крові становить 11-14 ммоль/л, у високо тренованих спортсменів може сягати 20 ммоль/л.

Субстратами окиснення в міокарді є широке коло сполук: вищі жирні кислоти, глюкоза, кетонові тіла, молочна і піровиноградна кислоти, які постачаються кров'ю. Але головним субстратом є жирні кислоти, особливо в стані спокою. На окиснення жирних кислот використовується 60‑70 % спожитого міокардом кисню. При фізичному навантаженні відносний внесок жирних кислот в енергетичний обмін міокарда знижується, але абсолютне їх споживання навіть зростає. Під час навантаження збільшується утилізація глюкози і молочної кислоти, яка надходить у венозну кров із скелетних м'язів. Так, при інтенсивній фізичній роботі частка лактату в енергетичному обміні міокарда може досягати 65-90 %. Відповідний напрямок лактатдегідрогеназної реакції, тобто перехід молочної кислоти в піровиноградну, забезпечується наявним у серцевому м'язі ізоферментом ЛДГ₁, який використовує як субстрат лактат. Потім піруват зазнає окиснювального декарбоксилювання в мітохондріях. Утилізуючи молочну кислоту, серце не тільки отримує енергію, а й сприяє підтриманню постійної величини рН крові. Серцевий і скелетні м'язи містять ферменти окиснення ацетоацетату і бета-гідроксибутирату (кетонових тіл), частка яких у продукції енергії становить до 5 %.

Хід роботи

Студенти навчаються підраховувати частоту серцевих скорочень. Спочатку промацують і підраховують пульсові хвилі. Робити це потрібно на таких артеріях: сонній, скроневій та інших доступних для пальпації. Як правило, пульс визначають на променевій артерії у початку основи великого пальця, для чого пальці (другий, третій і четвертий) ставляться трохи вище променевозап’ясного суглоба, артерія намацується і притискається до кістки. Після посиленого навантаження, яка знаменується частотою пульсу до 170 уд / хв. і вище, надійніше підраховувати частоту серцебиття (яка дорівнює частоті пульсу), поклавши руку на область верхівкового поштовху серця.

Під час занять фізкультурою контроль за ЧСС можна проводити шляхом підрахунку пульсу за 10 с при періодичних зупинках. Помилка при підрахунку пульсу таким методом становить близько 6 уд / хв. Більш точні результати можна отримати, реєструючи час, витрачений на 10 ударів пульсу. Методика такого підрахунку буде полягати в наступному: у момент пульсового удару включається секундомір (підрахунок ж пульсу починається з наступного удару), фіксується час 10 серцевих скорочень. Однак найбільш зручним і точним є застосування електронних пульсометрів, виготовлених у вигляді браслета, що надівається на зап’ясті.

Далі студенти навчаються тестуванню анаеробної продуктивності. При виконанні інтенсивних навантажень кисневий запит перевищує величину його максимальної доставки. При цьому в організмі накопичуються недоокислені продукти гліколізу (головним чином молочної кислоти), що приводить до різких зрушень у внутрішньому середовищі (зниження рН до 7,0), змушуючи спортсмена припинити роботу або знизити її інтенсивність. Кисневий борг, який утворюється при виконанні інтенсивної фізичної роботи, «оплачується» після навантаження, що проявляється у збільшеному (у порівнянні з рівнем спокою) споживанням кисню.

Серед різних показників анаеробної продуктивності (максимальний кисневий борг, максимальна анаеробна потужність і ін) найбільш доступна для вимірювання концентрація молочної кислоти (лактату) в артеріальній крові. Лактат визначають в процесі тренування і відразу після її закінчення. Кров береться з кінчика пальця або мочки вуха. Молочна кислота визначається за методом Баркера-Саммерсона в модифікації Штром або ферментативним методом. У нормі концентрація молочної кислоти в крові 0,33-1,0 ммоль / л. Після виконання фізичного навантаження лактат коливається від 4-7 ммоль / л до 14-21 ммоль / л. Показники залежать від характеру фізичного навантаження, віку, статі та фізичної (функціональної) підготовленості спортсмена. Під впливом систематичних інтенсивних фізичних навантажень лактат знижується.

Результати набутих знань студенти заносять до таблиці.

Зміст звіту

1. Назва та мета роботи.

2. Підрахунок частоти серцевих скорочень у стані спокою та після фізичних навантажень.

3. Вимірювання концентрація молочної кислоти (лактату) в артеріальній крові.

Контрольні питання

1. Розкрити значення адреналіну, норадреналіну й лактату у плазмі крові.

2. Проаналізувати значення різних аеробних навантажень.

3. Охарактеризувати частоту серцевих скорочень у нетренованих чоловіків та спортсменів.

4. Проаналізувати механізми швидкості споживання кисню.

Література: [7, с. 71–98].

Лабораторна робота № 2