Адаптация к физическим упражнениям.

1. Срочная и долговременная адаптация.

Срочная и долговременная адаптация. Резкое изменение условий внешней среды, несущее угрозу организму, запускает его сложную адаптивную реакцию. Основной регуляторной системой последней является гипоталамо - гипофизарноадреналовая система, деятельность которой, в конечном итоге, и перестраивает активность вегетатив­ных систем организма таким образом, что сдвиг гомеостаза устра­няется или заблаговременно прекращается. В этой адаптивной пере­стройке активно участвует и нервная система, особенно ее гипоталамический отдел. В центральной нервной системе происходят из­менения клеточного обмена, в частности, повышается метаболизм важнейших биологических макромолекул — РНК и белков. После ликвидации нарушений гомеостаза метаболизм макромолекул в нервных структурах, участвующих в процессе адаптации, все еще оста­ется измененным. В этом и заключается механизм адаптации: если угроза повреждения гомеостаза повторится, она будет протекать уже на фоне измененного, адаптированного к стрессорному воздействию метаболизма клеточных структур.

Поскольку повторное воздействие стресс-фактора приводит к адаптации, а именно на этом основаны тренировки, то сдвиги в метаболизме РНК и белков биологически целе­сообразны и способствуют более эффективному развитию физиоло­гических адаптации. В процессе формирования адаптации к природ­ным факторам среды ведущую роль играют реакции коры надпочечников, возбуждаемые секрецией адренокортикотропного гормона гипофиза. Любое интенсивное воздействие на организм приводит к появлению в организме изменений, лучше всего определяемых по состоянию надпочечников — их весу и химическому составу или по выделению в кровь и содержанию в тканях гормонов кортикостероидов и катехоламинов. Это касается, в основном, формирования индивидуальных адаптаций, реакций организма на факторы внешней среды.                               

Необычные факторы окружающей среды (в данном случае – физическая нагрузка) оказывающие неблаго­приятное влияние на общее состояние, самочувствие, здоровье и работоспособность человека, называются экстремальными фактора­ми. По длительности воздействия на организм эти факторы могут быть кратковременными, воздействие которых организм компенси­рует за счет имеющихся резервов, и длительные, которые требуют адаптационной перестройки деятельности функциональных систем человека, иногда даже неблагоприятной для здоровья.

При кратковременных воздействиях экстремальных факторов на организм человека запускаются все имеющиеся резервные возмож­ности, направленные на самосохранение, и только после освобож­дения организма от экстремального воздействия происходит восста­новление гомеостаза (рис.1.).

                      

Рис.1. Особенности процессов адаптации при кратковременных (А) и длительных (Б) экстремальных воздействиях. 1 — работа на самосохранение ("внешняя"); 2 — процессы восстановления отработанных структур; 3 — экстремальный фактор.

При длительных неадекватных воз­действиях экстремальных факторов     на       организм     человека       функциональные    перестройки   определяются

Своевременным включением процессов восстановления гомеостаза их силой и продолжительнос­тью.

Большинство адаптационных реакций человеческого организма осуществляются в два этапа: начальный этап срочной, но не всегда совершенной, адаптации, и последующий этап совершенной, дол­говременной адаптации.

Срочный этап адаптации возникает непосредственно после нача­ла действия раздражителя на организм и может быть реализован лишь на основе ранее сформировавшихся физиологических механиз­мов. Примерами проявления срочной адаптации являются: пассивное увеличение теплопродукции в ответ на холод, увеличение теплоот­дачи в ответ на тепло, рост легочной вентиляции и минутного объема кровообращения в ответ на недостаток кислорода. На этом этапе адаптации функционирование органов и систем протекает на пределе физиологических возможностей организма, при почти пол­ной мобилизации всех резервов, но не обеспечивая наиболее опти­мальный адаптивный эффект. Так, бег нетренированного человека происходит при близких к максимуму величинах минутного объема сердца и легочной вентиляции, при максимальной мобилизации резерва глюкогена в печени. Биохимические процессы организма, их скорость, как бы лимитируют эту двигательную реакцию, она не может быть ни достаточно быстрой, ни достаточно длительной.

Долговременная адаптация к длительно воздействующему стрессору возникает постепенно, в результате длительного, постоянного или многократно повторяющегося действия на организм факторов среды. Основными условиями долговременной адаптации являются после­довательность и непрерывность воздействия экстремального фактора. По существу, она развивается на основе многократной реализации срочной адаптации и характеризуется тем, что в результате посто­янного количественного накопления изменений организм приобре­тает новое качество — из неадаптированного превращается в адап­тированный. Такова адаптация к недостижимой ранее интенсивной физической работе (тренировка), развитие устойчивости к значи­тельной высотной гипоксии, которая ранее была несовместима с жизнью, развитие устойчивости к холоду, теплу, большим дозам ядов. Таков же механизм и качественно более сложной адаптации к окружающей действительности.

При действии на организм слабых, пороговых раздражений (реакция тренировки) в центральной нервной системе развивается воз­буждение, быстро сменяющееся охранительным торможением, что обеспечивает снижение ее возбудимости, реактивности по отноше­нию к слабому раздражителю. При действии раздражителей средней силы происходит развитие "реакции активации" — активации за­щитных систем организма, которая, однако, не носит характера па­тологической гиперфункции. Уровень энергетического обмена при этой реакции менее экономичен, чем при реакции тренировки, но, в отличие от стресса, не приводит к истощению. Таким образом, адаптация организма к слабым и средним по силе воздействиям происходит без элементов повреждения и истощающих организм энергетических трат. При этом отмечается в первом случае (реакция тренировки) — постепенное, а во втором (реакция активации) — быстрое повышение резистентности организма.

2. Механизм адаптаций.

 

Существует три механизма адаптаций:

 1.пассивный путь адаптации - по типу толерантности, выносливости;

2.адаптивный путь действует на клеточно-тканевом уровне;

3.резистентный путь – сохраняет относительное постоянство внутренней  среды

Специфические адаптивные механизмы, свойственные человеку, дают ему возможность переносить определенный размах отклонений факторов от оптимальных значений без нарушения нормальных функций организма. Зоны количественного выражения физической нагрузки, отклоняющегося от оптимума, но не нарушающего жизнедеятельности, определяются как зоны нормы. Их две: отклонение в сторону недостатка дозирования физической нагрузки  и в сторону избытка. Дальнейший сдвиг может снизить эффективность адаптивных механизмов и даже нарушить жизнедеятельность организма. При крайнем недостатке нагрузки или ее избытке выделяют зоны пессимума. Адаптация к любому фактору связана с затратами энергии. В зоне оптимума активные механизмы не нужны, и энергия расходуется на фундаментальные жизненные процессы, организм находится в равновесии со средой. При увеличении нагрузки и выходе ее за пределы оптимума включается адекватные механизмы.

Механизмы обеспечивающие адаптивный характер общего уровня стабилизации отдельных функциональных систем (т. е. увеличивается потребление организмом кислорода, повышается интенсивность обменных процессов. Это происходит на органном уровне: увеличивается скорость кровотока, повышается артериальное давление, увеличивается дыхательный объем легких, учащается дыхание, дыхание становится более глубоким) и организма в целом. Общие адаптационные реакции организма являются неспецифическими, то есть организм аналогично реагирует в ответ на действия различных по качеству и силе раздражителей (физические упражнения).

3. Изменения на клеточном уровне, гормональные изменения.

Адаптационные реакции организма и его резистентность в связи с мышечной деятельностью.

Организм сохраняет необходимое для жизни относительное ди­намическое постоянство внутренней среды, хотя на действие мно­гочисленных изменяющихся внешних и внутренних факторов отве­чает реакцией. Именно реакция — основной путь приспособления, адаптации живого. Каждому из действующих факторов присущи качество и количество. Качество раздражителя отличает данный раздражитель от множества других, определяет специфику его действия. Количество раздражителя, мера его биологической ак­тивности — то общее, что свойственно любому раздражителю и определяет неспецифическую сторону его действия на организм.    

Мышечная нагрузка не является исключением. При мышечной нагрузке, как и при действии любого раздражителя, в организме происходит ряд специфических изменений и развивается неспеци­фическая реакция, связанная с количественной мерой нагрузки. Разумеется, понятия «количество», «мера», «сила», «доза» по от­ношению к организму весьма относительны. Степень биологиче­ской активности действующего фактора определяется не только абсолютной величиной этого фактора, но и чувствительностью к нему организма.

По отношению к мышечной нагрузке это имеет особое значе­ние, так как с помощью тренировок можно управлять чувствитель­ностью и устойчивостью организма к ней. Хорошо подготовленный спортсмен может перенести такую мышечную нагрузку, которая для нетренированного окажется непосильной. Несмотря на это, каждый будет по-разному реагировать на нагрузку в зависимости от изменения ее величины, т. е. сохранится количественно-качест­венный принцип: зависимость ответной реакции организма от величины нагрузки.

Неспецифический характер адаптационной реакции целого ор­ганизма впервые показал Г. Селье; любые по качеству, но сильные раздражители вызывали в организме развитие одинако­вого симптомокомплекса. Специфическое, особое влияние раздра­жителя сохранялось, но при действии любого сильного раздражи­теля через 6 ч отмечалось уменьшение вилочковой железы, увели­чение надпочечников, наличие язв и кровоизлияний в слизистой оболочке пищевого канала. В крови наблюдались лейкоцитоз, лимфопения, анэозинофилия. Селье назвал общую неспецифиче­скую адаптационную реакцию на сильный раздражитель — стрес­сом (реакция напряжения), а ее первую стадию — реакцией тре­воги. В реакции тревоги имеются элементы повреждения, угнете­ния с однобокой резкой стимуляцией оси АКТГ — глюкокортикоидные гормоны. В ответ на сильное воздействие необходимо быст­ро мобилизовать энергетические ресурсы организма. Это и проис­ходит при стрессе, но крайне неэкономичным и разрушительным для организма путем. После реакции тревоги наступает вторая стадия стресса — стадия резистентности. В этой стадии неспеци­фическая резистентность организма повышается. Если же стрессор был чрезмерно сильным или его действие длительно, то разви­вается стадия истощения стресса. Стадия истощения может при­вести к смерти.

Долгие годы стресс считали единственной адаптационной реак­цией и, наряду с его отрицательными чертами, исследователей все больше интересовало положительное — повышение резистентности. Повышение сопротивляемости организма, да еще неспецифической — не к одному повреждающему фактору, нагрузке, а к разным — это необходимо в спорте. Однако повышение резистентности при стрессе, по выражению Селье, достается ценой повреждений и больших энергетических трат.

Есть ли другой, более мягкий путь повышения неспецифиче­ской резистентности организма?

Н. В. Лазарев считает, что такой путь есть. С помощью целого ряда веществ, названных адаптогенами, он вызывал состояние неспецифически повышенной сопротивляемости (СНПС), при котором резистентность организма возрастала без элементов повреждения. Этот другой путь — качественный: определенные вещества (адантогены) вызывают СНПС. Установлено, что и адаптогены в зависимости от дозы могут вызывать и СНПС, и другие комплексы изменении, а большие дозы адаптогенов — да­же стресс. Можно было предположить, что если в эволюции раз­вилась общая неспецифическая адаптационная реакция на силь­ный раздражитель, то должны быть реакции и на более слабые, физиологические раздражители. Наши исследования показали, что кроме стресса существуют еще две общие неспецифические адаптационные реакции организма: на слабые раздражители — реакция, названная реакцией тренировки, на средние (промежуточные между сильными и слабыми) — реакция, названная ре­акцией активации.

Таким образом, была обнаружена количественно-качественная закономерность развития общих неспецифических адаптационных реакции: в зависимости от силы, дозы, биологической активности действующих факторов, внешней и внутренней среды в организме развиваются качественно отличные адаптационные реакции.

Изменения в организме при реакции активации имеют и характер, чем при стрессе. Уже в I стадии, — стадии первичной активации вместо снижения резистентности происходит ее повышение, вместо уменьшения вилочковой железы — ее значительное увеличение с повышением функциональной активности лимфоидных элементов  в эндокринной системе — гармоничное и хорошо согласованное умеренное повышение секреции гормонов щитовидной железы, половых гормонов и коркового вещества надпочечников в основном за счет минералокортикоидов, но без снижения уровня глюкокортикоидов. Это связано с преобладанием в мозге (особенно в гипоталамусе, где формируются адаптационные реакции) физиологического возбуждения с хорошей функциональ­ной активностью нейрональных н глиальных элементов. В стадии стойкой активации, развивающейся при систематическом повторении  активационных воздействий, повышение резистентности при­обретает стойкий характер. Функциональная активность ЦНС и эндокринных желез достаточно высока, но не чрезмерна. Такое состояние нейроэндокринной регуляции должно создавать благо­приятные условия для мышечной деятельности. Об этом же сви­детельствует состояние периферических рецепторных окончаний (нервно-мышечных окончаний), обеспечивающих мышечные сокращения. Если при стрессе в нервно-мышечных окончаниях количество выявляемых нервных волокон уменьшается, а в сохранившихся нервных волокнах и окончаниях отмечается резко выраженное набухание и неравномерная импрегнация серебром, то при развитии реакции активации нервные волокна и окончания хорошо обнаруживаются, и в них импрегнация серебром равно­мерно усиливается. На это указывает также высокая дви­гательная активность и потребность в движении, характеризую­щая реакцию активации и особенно зону повышенной активации.

Реакция тренировки получила свое название потому, что для длительного поддержания ее в организме слабые вначале воз­действия приходится систематически, ежедневно повторять, посте­пенно повышая нагрузку, т. е. используется в общем виде принцип любой тренировки. Эта реакция имеет признаки сходства с реакцией активации и стрессом, однако ее характеризует свой комплекс изменений. В I стадии реакции тренировки—стадии ори­ентировки — тимус не угнетен, как при стрессе, но увеличен мень­ше, чем при реакции активации (разница статистически значима). Повышение резистентности в этой стадии происходит за счет сни­жения чувствительности: в мозге преобладает охранительное тор­можение. Функция половых органов и щитовидной железы не подавлена, но активность их не так высока, как при реакции ак­тивации. Секреция глюкокортикоидов повышена, но не так резко, как при стрессе; секреция минералокортикоидов также повыше­на, хотя и не так существенно, как при реакции активации.

 4. Понятие резистентности.

Состояние резистентности или устойчивости – приспособление к физической нагрузке. Это состояние приводит к поддержанию нормального существования организма в новых условиях. Под резистентностью понимается устойчивость, сопротивляемость организма воздействию внешних факторов. Специфическая резистентность – устойчивость по отношению к определенному фактору, неспецифическая – по отношению к различным факторам.

При систематическом повторении тренировочных воздействий развивается стадия перестройки, переходящая затем в стадию тре­нированности, при которой резистентность организма более зна­чительно повышена за счет активности защитных систем организ­ма, в первую очередь тимико-лимфатической.

Количественно-качественная закономерность развития адапта­ционных реакций не ограничивается одной триадой (тренировка, активация, стресс). Мы показали, что эта триада является лишь функциональной единицей, повторяющейся многократно по мере увеличения дозы (силы) воздействия от минимальной до смер­тельной, т. е. на разных уровнях («этажах») реактивности. Между триадами отмечается особая зона — зона ареактнвности, когда раздражитель оказывается как бы не действующим.

Организм обладает двойной шкалой отсчета силы (дозы, био­логической активности) любого действующего фактора. Одна шка­ла — относительная — определяет характер развивающейся адаптационной реакции. Если для данного уровня реактивности орга­низма раздражитель слабый, развивается реакция тренировки, если средний — реакция активации, если сильный — стресс. Аб­солютная величина раздражителя определяет тот уровень, на ко­тором развивается реакция. Между одноименными реакциями есть признаки отличия, они зависят от уровня реактивности орга­низма. Прежде всего, это касается энергетического обеспечения реакций. Реакции, вызываемые раздражителями большей величины, т. е. на низких уровнях реактивности (высоких «этажах»), требуют больших затрат энергии, чем реакции, вызываемые раз­дражителями, малыми по абсолютной величине, т. е. на высоких уровнях реактивности (низких «этажах»). Таким образом, наибо­лее физиологическими реакциями являются реакции активации и тренировки, развивающиеся на высоких уровнях реактивности ор­ганизма. Для молодых здоровых людей реакция активации, раз­вивающаяся на высоких уровнях реактивности, является физиоло­гической нормой.

Дозированная мышечная работа служит прекрасным средст­вом получения и поддержания реакции активации, однако при больших мышечных нагрузках организм работает на низких уров­нях реактивности (высоких «этажах»), что увеличивает выносли­вость организма к физической нагрузке, но требует больших энер­гетических трат. Реакции тренировки и активации высоких «эта­жей» часто бывают напряженными или переходят в стресс. Про­веденное нами обследование 112 спортсменов (пловцов, боксеров и хоккеистов) показало, что, наряду с напряженной активацией, часто отмечается развитие стресса, особенно в предсоревновательном и соревновательном периодах. В эти периоды стрессорное воздействие оказывает не только физическое, но и психическое перенапряжение. В напряженных реакциях тренировки и актива­ции, а особенно при стрессе, спортсмены чувствуют себя хуже, появляется раздражительность, неуверенность в себе, снижаются спортивные результаты, нередки простудные заболевания.

Известно, что для гармоничной активации нейрогормональной регуляции и оптимального уровня гомеостаза нужна физическая нагрузка, не вызывающая чрезмерного напряжения и переутомле­ния. Вместе с тем специфические черты мышечной тренировки требуют систематического применения значительных по величине нагрузок. Можно ли и как защитить организм от перенапряжения, развития стресса? Реальная возможность такой защиты обуслов­лена в первую очередь тем, что организм реагирует дискретно, а не суммируя действие всех раздражителей. Поэтому малые раз­дражители действуют, несмотря на наличие сильных. Адаптацион­ные реакции организма имеют суточный ритм. Если с помощью слабого раздражителя выработать необходимую реакцию, то ее в течение суток даже трудно; перевести в другую, т. е. по отношению к адаптационным реакциям отмечается своеобразная рефрактерность: из двух раздражителей, последовательно действующих на организм, характер реакции и даже уровень реактивности орга­низма определяется первым раздражителем. Следовательно, если большой мышечной нагрузке будет предшествовать слабое воздей­ствие, то в здоровом молодом организме в большинстве случаев должна развиться реакция активации даже без специального под­бора силы (дозы). Если же подбор силы осуществлять по принципу обратной связи с использованием простого показателя адап­тационных реакций — соотношения различных форменных элемен­тов крови, то реакцию активации можно целенаправленно вызывать и стойко поддерживать. Мы испытали такие воздействия на спортсменах (боксерах и хоккеистах). В качестве слабых дей­ствующих факторов использовались электромагнитные и магнит­ные поля малой интенсивности, биостимуляторы растительного и животного происхождения (элеутерококк колючий, пантокрин) в малых дозах (в десятки и сотни раз меньших терапевтических) и внутриклеточные метаболические регуляторы типа солей янтар­ной кислоты. Применение солей янтарной кислоты связано с установленным увеличением содержания эндогенной янтарной кислоты при реакции активации. Всех спортсменов (39 чело­век) удалось вывести из стресса и перевести в стойкую актива­цию. Самочувствие и настроение при этом быстро улучшились. Следовательно, установлена целесообразность исследований ис­пользования физиологических адаптационных реакций тренировки и особенно активации для повышения неспецифической резистентности организма при мышечной деятельности.

Дальнейшее исследование количественно-качественного прин­ципа развития адаптационных реакций организма в связи с мы­шечной деятельностью может способствовать выявлению скрытых резервов организма и снижению энергетических трат при больших мышечных нагрузках.