Изменение показателей крови и ЧСС у бегунов на средние дистанции в покое и спортивной деятельности

Автор: Данилов Геннадий Николаевич

Организация: МАОУ Гимназия №5

Населенный пункт: Республика Башкортостан, г. Стерлитамак

Кровь вместе с лимфой и межтканевой жидкостью составляет внутреннюю среду организма, в которой протекает жизнедеятельность всех клеток и тканей. Она представляет собой своеобразную форму ткани и характеризуется следующими особенностями:

1. является жидкой средой, содержащей форменные элементы;

2. находится в постоянном движении;

3. составные части крови в основном образуются и разрушаются вне её.

Благодаря циркуляции в сосудах, кровь выполняет в организме следующие важнейшие функции:

1. транспортную;

2. регуляторную;

3. защитную;

4. дыхательную.

Кровь транспортирует питательные вещества (глюкозу, аминокислоты, жиры и др.) клеткам, а конечные продукты обмена веществ (аммиак, мочевину, мочевую кислоту и др.) от них к органам выделения. Осуществляя перенос гормонов и других физиологически активных веществ, воздействующих на различные органы и ткани, она выполняет регуляторную функцию. С функциями крови тесно связана регуляция постоянства температуры тела. Кровь переносит тепло от органов с менее интенсивным его образованием к органам с менее интенсивной теплопродукцией и к местам, где она охлаждается (поверхность кожи). Защитную функцию кровь выполняет благодаря способности лейкоцитов к фагоцитозу и наличию в ней иммунных тел, обезвреживающих микроорганизмы и их яды, разрушающих чужеродные белки. Доставляя кислород от лёгких к тканям, принося к лёгким углекислый газ, кровь осуществляет дыхательную функцию.

У взрослого человека общее количество крови составляет 5-8 % веса человека, что соответствует 5-6 литрам. Объём крови принято обозначать по отношению к весу тела (мл/кг). В среднем он равен у мужчин 61,5 мл/кг, у женщин 58,9 мл/кг. Эти данные у всех авторов приблизительно одинаковые.

Н.В. Зимкин отмечает, что кровь состоит из форменных элементов (55-58%), - эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов - жидкой части плазмы (42-45%).

Эритроциты или красные кровяные тельца у человека и млекопитающих представляют специализированные безъядерные клетки диаметром 7-8 мк. Их основная функция связана с наличием в них гемоглобина, обеспечивающего перенос кислорода и возможность транспортировки кровью углекислого газа.

Эритроциты образуются в костном мозге. Этот процесс носит название эритропоэза. В процессе развития эритроцитов в них происходит накопление гемоглобина. Скорость образования эритроцитов в костном мозге 2-3 млн/сек. По мере своего формирования они поступают в циркулирующую кровь, где ещё некоторое время в них продолжается процесс накопления гемоглобина. Кроме зрелых эритроцитов в крови циркулирует небольшое количество ретикулоцитов - непосредственных предшественников эритроцитов. В нормальных условиях ретикулоциты составляют около 1% от общего числа циркулирующих в крови эритроцитов.

Совокупность всей массы клеток красной крови, заключённых в костном мозге и в периферической крови называется эритрон (по У. Кастлю). Поскольку эритроциты и ретикулоциты лишены ядра, они не могут размножатся. Средняя продолжительность их жизни в периферической крови 100-120 дней, после чего они разрушаются специальной ретикулоэндотелиальной системой в

селезёнке, печени и других органах и тканях. На смену погибшим приходят новые, молодые эритроциты. Таким образом, в периферической крови одновременно циркулируют эритроциты разного возраста, сильно отличающиеся друг от друга по своим свойствам. По мере старения эритроциты становятся более чувствительными к изменениям в составе крови и легче разрушаются.

Ряд авторов отмечают, что эритроцит состоит примерно 2/3 из воды и на 1/3 из твёрдых веществ - гемоглобина, других белков, углеводов, солей. 95% сухого веса эритроцита составляет гемоглобин, молекула которого включает молекулу белка - глобин и железосодержащую часть гемоглобина. Эритроциты очень плотно упакованы гемоглобином, так что концентрация последнего в эритроците близка к предельно возможной. Степень насыщения гемоглобина в эритроците оценивается специальными показателями - средней концентрацией гемоглобина в эритроците: частное отделение концентрации гемоглобина в крови (в г%) на показатель гематокрита, умноженное на 100.

Гемоглобин - сложное химическое соединение с молекулярной массой 66000+2000. Он состоит из белка глобина и четырёх молекул гема (железа порферина). В молекуле гема содержится атом железа, который легко соединяется с кислородом и столь же легко его отдаёт. Валентность железа при этом не изменяется. Гемоглобин крови человека составляет 14-15% её массы, т.е. около 700-750 грамм.

Отдача кислорода тканям сопровождается превращением оксигемоглобина (HbO2) в гемоглобин (Нb) - более слабую, чем оксигемоглобин, кислоту. При этом ионы К+ вытесняются из гемоглобина угольной кислотой с последующим образованием бикарбоната калия - второго составного элемента бикарбонатной буферной системы крови. Эритроциты играют важную роль в регуляции водного и солевого обмена. Через них проходит до 2000 дм3 воды в сутки.

Количество эритроцитов и гемоглобина в крови может изменяться под влиянием факторов внешней среды (атмосферное давление, сезоны года, особенности климата и др.), физиологической перестройки организма в определённые периоды жизни, под влиянием систематических занятий спортом и т.д. У спортсменов нередко отмечается повышенное содержание эритроцитов (до 6 млн. в 1 мм3 крови) и высокая концентрация гемоглобина.

Вследствие усиленного эритропоэза (образования эритроцитов) в горных условиях наблюдается увеличение числа эритроцитов до 7 и более млн. в 1 мм3.

В скелетной и сердечной мышцах содержится мышечный гемоглобин -миоглобин, который играет важную роль в снабжении кислородом работающих мышц, особенно при нарушении нормального снабжения тканей кислородом. В миоглобине может находиться до 14% из общего количества кислорода, связанного гемоглобином крови и миоглобина.

Лейкоциты или белые кровяные тельца, по морфологическим и функциональным признакам представляют собой обычные клетки, содержащие ядро и протоплазму специфической структуры. Они образуются в лимфатических узлах, селезёнке и костном мозге. В 1 мм3 крови человека находится 5-6 тысяч лейкоцитов.

Функции лейкоцитов разнообразны. Главная из них защитная, заключающаяся в фагоцитозе, продукции антител и разрушении токсинов белкового происхождения. Обладая большим количеством ферментов, лейкоциты участвуют также в расщеплении некоторых пищевых веществ.

Тромбоциты, или кровяные пластинки - это плазматические образования овальной или круглой формы - диаметром 2-5 мк. В крови человека и млекопитающего они не имеют ядра. Тромбоциты образуются в красном костном мозгу и селезёнке, и их количество колеблется от 200 до 600 тысяч в 1 мм3 крови. Они играют важную роль в процессе свёртывания крови.

Плазма является сложной биологической средой, в состав которой входят вода (90-92%) и важные для функции крови органические и неорганические вещества, различные белки (альбумина - 4-5%, глобумина - 2-3%, фибриногена - 0,2-0,4%), глюкоза (85-110 мг%), аминокислоты и минеральные вещества (0,95%), среди которых находятся ионы Na, К, Са, Mg, Cl, HPO4, Н2СОз. В плазме содержатся гармоны, витамины, растворённые газы. Установлено также

наличие в ней ферментов, участвующих в свёртывании крови, расщеплении пищевых веществ и окислительно-восстановительных процессов.

Я.Н. Коц отмечает, что при мышечной работе увеличивается обмен веществ, что может вызвать временные изменения внутренней среды организма. Изменения в крови наблюдается не только во время работы, но некоторое время после неё, а также перед началом мышечной деятельности (например, в условиях стартового состояния).

При мышечной работе количество циркулирующей крови в сосудах большого и малого кровообращения увеличивается вследствие выхода её из депо. Мышечная, в частности спортивная, деятельность вызывает более интенсивное, чем в покое, накопление в организме кислых продуктов обмена веществ. Так, например, содержание молочной кислоты в крови может увеличится с 10-15 мг в 100 мл крови до 250 мг и более. Это ведёт к временному изменению в организме кислотно-щелочного равновесия. При этом водородный показатель крови может снизиться с 7,36 до 7.

Длительная спортивная тренировка способствует повышению щелочного резерва крови (примерно на 10-12%). Чем больше щелочной резерв, тем меньше изменение крови в кислую сторону и тем устойчивее физическая работа человека.

Глюкоза необходима организму для построения клеток и получения энергии. Много глюкозы потребляют мышцы во время длительной и интенсивной работы, и поэтому содержание её в крови может снижаться иногда с 0,1 до 0,05%. При кратковременной работе, к тому же протекающей на фоне положительных эмоций, уровень сахара в крови может даже возрастать за счёт выхода глюкозы из печени. При избыточном содержании в крови глюкозы она превращается в печени и мышцах в гликоген (животный крахмал). Гликогена может накапливаться до 400 грамм.

В процессе мышечной работы возможно перемещение воды из крови в мышцы. Но концентрация солей в крови при этом не увеличивается более чем до 10-11 грамм на каждый литр крови вместо обычных 9,5 грамм в покое. В результате перехода воды из крови в мышцы, а также выделения пота осмотическое давление в крови может возрастать.

В процессе физической работы иногда наблюдается некоторое увеличение количества эритроцитов и гемоглобина вследствие выхода в общий кровопоток депонированной крови и раздражение кроветворных органов продуктами обмена.

При очень длительных спортивных нагрузках и значительном утомлении возможно снижение количества эритроцитов и гемоглобина. При мышечной работе количество лейкоцитов может увеличиваться (миогенный лейкоцитоз). То же отмечают и ряд других авторов.

В своей книге «Физиология человека» Н.В. Зимкин выделяет три фазы в развитии мышечного лейкоцитоза: лимфоцитарная, первая нейтрофильная и вторая нейтрофильная.

Первая фаза - лимфоцитарная - характеризуется незначительным лейкоцитозом (от 10 тыс. до 12 тыс. в 1 мм3) за счёт увеличения лимфоцитов. Эта фаза наблюдается через 10 минут после начала мышечной работы.

Вторая фаза - первая нейтрофильная - характеризуется увеличением количества лейкоцитов до 16-18 тыс. в 1 мм3 при значительном сдвиге в формуле крови за счёт увеличения числа нейтрофилов, среди которых появляются юные формы. Возрастает количество юных клеток (до2-8%), палочкоядерных (до 10-12%), сегментированных (до 65-75%). Одновременно уменьшается количество эозинофилов (до 1-2%) и лимфоцитов (до 10-12%). Эта фаза резко выражена через 1-2 часа после начала длительной интенсивной работы и является следствием усиленной деятельности кроветворных органов.

Третья фаза - вторая нейтрофильная - выражается в резком лейкоцитозе, доходящем до 30-50 тысяч лейкоцитов в 1 мм3 и значительно выраженных сотах в формуле крови. Количество юных нейтрофилов может возрастать до 6-8%, палочкоядерных - до 20-25%, количество лимфоцитов снижается до 5-10%. Эозинофильные клетки исчезают. Эта фаза наблюдается после весьма длительной и интенсивной мышечной деятельности. Второй из признаков развивающегося переутомления.

Фазные изменения наблюдаются также в картине красной крови, химизме и энергетике клеток (Л.Я. Евгеньева, О.Р.Немирович-Данченко). Выделено три основных типа реакции красной крови на физическую нагрузку.

При первом типе реакции отмечается повышение количества эритроцитов (миогенный эритроцитоз) в 1 мм3 до 5,5-6,0 млн. и поцента гемоглобина при неизмененном цветовом показателе.

(ЦП)               

где КГ - концентрация гемоглобина;

16,6 - нормальная концентрация гемоглобина;

КЭ - количество эритроцитов в 1 мм3 в норме.

У здорового человека в покое ЦП приближается к единице. Активность ферментативных систем в крови, как и количество ретикулоцитов, при этом не изменяется. К исходному уровню состояния этих параметров приходит через несколько часов. Такой тип реакции наблюдается при кратковременной и интенсивной работе. Изменения в картине крови наступают вследствие выхода крови из депо, подтверждением чего является опустошение синусов и увеличение количества фолликул в лимфатических узлах и селезёнке. (А.Н. Лапутин.)

Второй тип реакции связан со значительным усилением функции кроветворных органов, о чем свидетельствует повышение в крови количество незрелых форм эритроцитов - ренилкулацитов. Наблюдается незначительное снижение количества эритроцитов при большей степени падения процента гемоглобина, уменьшение значения цветного показателя, повышение активности ферментативных систем крови. Восстановительный период может продолжаться до двух дней. Этот тип реакции наблюдается при длительной интенсивной работе.

Третий тип реакции выявляется при некоторых видах мышечной деятельности (3-дневные соревнования в лыжном спорте, многодневные велогонки). Он связан с угнетением кроветворной функции. Количество эритроцитов при этом уменьшается и значительно понижается (иногда ниже 11 гм%) содержание гемоглобина с резким (до 0,5) падением цветного показателя. Отмечается угнетение активности окислительно-восстановительных ферментов крови. Восстановительный период может продолжаться до 6 дней. Этот тип реакции свидетельствует о развитии чрезмерно выраженного утомления.

При мышечной работе наблюдается также миогенный тромбоцитоз с возрастанием в два и более раза количества кровяных пластинок (А.А. Маркосян). Это явление отмечается в течении нескольких часов после работы. Повышением числа тромбоцитов под влиянием физических нагрузок ускоряется свертываемость крови, что наряду с миогенным лейкоцитозом представляет собой защитную реакцию. Миогенный тромбоцитоз имеет большое биологическое значение при мышечной работе, которое может быть связано с опасностью кровотечения.

Движение крови по сосудам возможно благодаря деятельности сердца как насоса. Поэтому в системе кровообращения сердце занимает центральное положение.

Сердце представляет собой полый мышечный орган, который состоит из правого и левого предсердий, правого и левого желудочков.

Одним из показателей сердечной деятельности является частота сердечных сокращений (пульс), которую можно определить путём учёта сердечных толчков, выслушиванию звуковых явлений сердца с использованием прибора фонендоскопа, посредством записи ЭКГ, а также с помощью подсчёта пульсовых биений, например, на лучевой, сонной, височной артериях.

Частота сердцебиений в состоянии покоя зависит от возраста, пола, размеров тела, образа жизни человека. Н.В. Зимкин приводит такие данные: у большинства взрослых здоровых людей эта величина составляет 60-70 уд/мин, у детей частота сердечных биений больше, чем у взрослых, у женщин обычно больше, чем у мужчин. У мелких животных сердце сокращается чаще, чем у крупных. Например, у некоторых птиц частота сердцебиений равна 300-400 уд/мин.

У физически активных людей в состоянии покоя сердечный ритм, как правило, реже, чем у ведущих малоподвижный образ жизни. Частота сердцебиений менее 60 уд/мин называется брадикардией (от греч. Dradys -медленный, cardia - сердце). У спортсменов это явление может быть выражено очень резко. Например, у лыжников и бегунов-стайеров частота сердцебиений нередко составляет 40 и менее уд/мин, частота сердечных сокращений, превышающая 90 уд/мин, называется тахикардией (от греч. Tachys - мысль).

Частота сердцебиений зависит от положения тела: при положении стоя она больше, чем при положении сидя или лёжа.

На сердечный ритм оказывают влияние психические факторы. Он учащается при эмоциональных возбуждениях человека.

Мышечная работа вызывает учащение сердцебиений. Изменение сердечного ритма в этих условиях зависит от пола и возраста. При выполнении одинаковой работы частота сердцебиений у женщин больше, чем у мужчин, у детей и подростков - больше, чем у взрослых.

Учащение сердцебиений при стандартной работе зависит от её мощности. При спортивной деятельности эта зависимость проявляется не столь резко, т.к. в этих условиях на сердечный ритм влияют психические, метеорологические и многие другие факторы. В большинстве случаев при физических упражнениях сердечный ритм повышается до 160-180 уд/мин, но иногда может быть и больше (до 220 ударов).

Я.Н. Коц отмечает, что сердечный выброс может увеличиваться в 5-6 раз по отношению к уровню покоя, тогда как систематический объём увеличивается максимально лишь в 2 раза, а в среднем только на 40-50%. Это означает, что при максимальной работе ЧСС должна быть увеличена в 3 и более раз для обеспечения максимального сердечного выброса.

При многих видах мышечной деятельности ЧСС линейно возрастает с повышением мощности работы или уровнем потребления кислорода. Лишь перед достижением максимальной величины прирост ЧСС с увеличением мощности работы, может несколько замедлиться это отклонение от линейной зависимости между уровнем потребления кислорода и ЧСС при больших субмаксимальных и максимальных аэробных нагрузках особенно характерно для нетренированных людей.

Я.Н. Коц считает, что у нетренированных людей одного пола, но разного возраста имеется прямолинейная связь между ЧСС и абсолютным потреблением кислорода (мощностью работы). Однако в любом возрасте при одной и той же субмаксимальной аэробной нагрузке ЧСС у детей и пожилых людей выше, чем у молодых людей (20-30 лет). С другой стороны, максимальная ЧСС, которая может быть достигнута при максимальных аэробных нагрузках, с возрастом постепенно снижается. Так типичные величины максимальной ЧСС у 10-летних мальчиков и девочек - 210 уд/мин, у 25-летних мужчин и женщин - 195 уд/мин, у 50-летних - 175 уд/мин, у 65-летних - 165 уд/мин, у 70-летних и старше - 175 уд/мин.

Помимо мышечной работы другие факторы также могут вызвать повышение ЧСС. К таким факторам относятся эмоциональный стресс (волнение, испуг, страх и т.п.), повышенная температура тела и окружающей среды, курение, усиленное питание мясом и др. Эмоциональный стресс заметно повышает ЧСС в условиях физического покоя (безмышечной деятельности), а также несколько увеличивается ЧСС при выполнении мелкой и умеренной мышечной работы по сравнению с ЧСС при такой же работе, но выполняемой в отсутствии дополнительного эмоционального стресса. При работах с большой мощностью эти «эмоциональные добавки» к рабочей ЧСС исчезают.

А И.М. Серопегин приводит следующие данные: в покое (лёжа) ЧСС колеблется у взрослого человека в пределах 60-75 уд/мин. Рано утром ЧСС меньше, чем днём, днём она достигает максимума к 15-16 часам, а вечером вновь понижается.

Сердечный ритм зависит от позы человека. В положении лёжа он на 2-3 уд/мин реже, чем в положении сидя, а в положении стоя на 10-15 ударов больше, чем в положении лёжа.

Учащение биения сердца возникает при различных переживаниях: страхе, гневе, радости. У спортсменов перед стартом ЧСС нередко равна 100 и более уд/мин, во время напряжённой мышечной деятельности частота пульса может достигнуть 180-190 и более уд/мин, в определённом диапазоне между ЧСС и мощностью работы имеется линейная связь. Чем интенсивнее мышечная работа, тем чаще бьётся сердце, обильнее снабжаются кровью активные органы тела. Во время кратковременной очень мощной работы нарушается связь между её мощностью и ЧСС. При нарастании мощности работы ЧСС может не увеличиваться. При беге на короткие и средние дистанции ЧСС примерно одинакова. Поэтому подсчёт частоты пульса можно использовать для приблизительной характеристики мощности выполнения работы, с учётом индивидуальных особенностей. У разных людей учащение пульса может быть одинаковым при выполнении разной мышечной работы или различным при выполнении одной и той же работы.

Библиография

1. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. 2-ое издание. - М.: Медицина, 1990 г.

2. Ашмарин Б.А. Теория и методика педагогических исследований в физическом воспитании. - М.: ФиС, 1978 г.

3. Вакуров С.А. Бег на средние дистанции. - М.: ФиС, 1971 г.

4. Вацула И., Достал Э., Вомаика В. Азбука тренировки легкоатлетов. - Минск: Полыня, 1968 г.

5. Годик М.А. Контроль тренировочных и соревновательных нагрузок. - М.: ФиС, 1980 г

6. Годик М.А. Спортивная метрология. - М.: ФиС, 1988 г.

7. Головина Л.Я Физиологическая характеристика конькобежного спорта. - М., 1983

8. . Дедковский С. Скорость и выносливость? - М.: ФиС, 1973 г.

9. .ЖмаревН.В. Тренировка гребцов. -М.: ФиС, 1981 г.

10. Зациорский В.М. Физические качества спортсменов. - М.: ФиС, 1966 г.

11. 3ациорский В.М. Основы спортивной метрологии. - М.: ФиС, 1979 г.

12. Иванов В.В. Комплексный контроль подготовки спортсменов. - М.:ФиС, 1987 г.

13. Физиология человека, под ред. Н.В. Зимкина. - М.: ФиС, 1975 г.

14. Физиология человека, под ред. В.В. Васильева. - М.: ФиС, 1984 г

15. Физиология человека, под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. - М.: Мир, 1985 г

16. Физиология мышечной деятельности, под ред. Я.М. Коца. - М.: ФиС, 1982 г.

17. Фомин Н.А. Физиология человека. - М.: Просвещение, 1982 г.

18. Фомин Н.А., Вавилов Ю.Н. Физиологические основы двигательной активности.-М.: ФиС, 1991 г.Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А. Исследование физической работоспособности у спортсменов. - М.: ФиС, 1974 г.

Опубликовано: 20.10.2015