Глава 1. Физическая культура и спорт
1.1. Физическая культура и спорт
1.2. Роль физической культуры в жизнедеятельности современного человека
1.3. Дозирование нагрузок в отдельных формах физического воспитания в течение дня, недели, года
1.3.1. Дозирование нагрузок на уроках физической культуры
1.4. Влияние недостаточной двигательной активности на организм человека
Глава 2. Гипокинезия, гиподинамия и их влияние на организм человека
2.1. Гипокинезия, гиподинамия и их влияние на организм человека
2.1.1. Понятия гипокинезия и гиподинамия
2.2. Гиподинамия
2.2.1. Последствия гиподинамии.
2.2.2. Заболевания костно-мышечного аппарата
2.3. Гипокинезия
2.3.1. Феноменологическая картина гипокинезии
2.3.2. Гипокинезия на клеточном уровне
Глава 3. Потребление кислорода как биохимический критерий гиподинамии
Глава 4. Роль физической активности в сохранении здоровья
Заключение
Список использованной литературы
Приложение 1. Гигиеническая суточной двигательной активности школьников норма (по А. Г. Сухареву)
Приложение 2. Оценка физической работоспособности школьников по показателю МПК
Введение
Здоровье - бесценное достояние не только каждого человека, но и всего общества. При встречах, расставаниях с близкими и дорогими людьми мы желаем им доброго и крепкого здоровья, так как это - основное условие и залог полноценной и счастливой жизни. Здоровье помогает нам выполнять наши планы, успешно решать основные жизненные задачи, преодолевать трудности, а если придется, то и значительные перегрузки. Доброе здоровье, разумно сохраняемое и укрепляемое самим человеком, обеспечивает ему долгую и активную жизнь.
Научные данные свидетельствуют о том, что у большинства людей при соблюдении ими гигиенических правил и ведении здорового образа жизни есть возможность жить до 100 лет и более.
К сожалению, многие люди не соблюдают самых простейших, обоснованных наукой норм здорового образа жизни. Последние годы в силу высокой нагрузки на работе и дома и других причин у большинства отмечается дефицит в режиме дня, недостаточная двигательная активность, обусловливающая появление гипокинезии, которая может вызвать ряд серьёзных изменений в организме людей.
Людям не только приходится ограничивать свою естественную двигательную активность, но и длительное время поддерживать неудобную для них статическую позу, сидя.
Мало подвижное положение отражается на функционировании многих систем организма, особенно сердечно–сосудистой и дыхательной. При длительном сидении дыхание становится менее глубоким обмен веществ понижается, происходит застой крови в нижних конечностях, что ведёт к снижению работоспособности всего организма и особенно мозга: снижается внимание, ослабляется память, нарушается координация движений, увеличивается время мыслительных операций.
Вследствие недостаточной активности возникает дефицит кислорода. Отрицательные последствие гиподинамии и гипокинезии проявляется так же сопротивляемости организма “простудным и инфекционным заболеваниям”, создаются предпосылки к формированию слабого, нетренерованого сердца и связанного с этим дальнейшего развития недостаточности сердечно – сосудистой системы. Гипокинезия на фоне чрезмерного питания с большим избытком углеводов и жиров в дневном рационе может вести к ожирению.
Единственная возможность нейтрализовать отрицательное явление, возникающего у людей при продолжительном и напряжённом умственном труде, - это активный отдых и организованная физическая деятельность.
При систематических занятиях физической культурой и спортом происходит непрерывное совершенствование органов и систем организме человека. В этом главным образом и заключается положительное влияние физической культуры на укрепление здоровья.
Занятие физическими упражнениями также вызывает положительные эмоции, бодрость, создаёт хорошее настроение. Поэтому становится понятным, почему человек, познавший “вкус” физических упражнений и спорта, стремится к регулярным занятием ими.
Глава 1. Физическая культура и спорт
1.1. Физическая культура и спорт
Физическая культура — культура тела, укрепление здоровья человека, систематическое и разностороннее совершенствование человеческого организма в интересах и защиты Родины.
«Физкультуру нельзя рассматривать исключительно с точки зрения физических упражнений в виде спорта, гимнастики, подвижных игр и прочее. Она органически включает в себя общественную, личную гигиену, гигиену труда и быта, широко использует силы природы, воспитывает правильный режим труда и отдыха».
Являясь одним из сильнейших средств массового оздоровления населения, физкультура и спорт в стране всячески поощряются в поддерживаются правительством, считаются государственным делом.
Это полностью соответствует заветам великого Ленина о необходимости воспитывать поколения людей крепких, сильных, здоровых, «со стальными нервами и железными мускулами». Физическое воспитание является неотъемлемой частью коммунистического воспитания.
Физическая культура и спорт приобретают в нашей стране все большее и большее распространение, охватывая все слои населения, все профессии и возрасты.
Мышечная деятельность, физические упражнения особенно необходимы людям умственного труда и ведущим малоподвижный образ жизни. Существуют болезни мышечного бездействия: сутулость, узкая впалая грудь, болезни позвоночника, хронический колит, геморрой, подагра, камни желчного пузыря, почек.
Человеческий организм нуждается в постоянном гармоническом развитии и функционировании всех систем и органов. Мышечная деятельность не должна быть забываема в режиме труда и отдыха человека. По своей массе мышцы составляют около 44% веса тела взрослого мужчины. Это мощный двигательный аппарат, который нужно тренировать, упражнять во избежание дисфункций, дисгармоний в жизни организма.
Еще Сеченов указывал на значение мышечного движения человека для развития деятельности его мозга. В своей знаменитой работе «Рефлексы головного мозга», которую Павлов назвал «гениальным взмахом русской научной мысли», Сеченов писал:
«Все бесконечное разнообразие внешних проявлений мозговой деятельности сводится окончательно к одному лишь явлению — мышечному движению».
«Мышечной радостью» называл Павлов ощущение удовлетворенности, бодрости, которое он испытывал в результате физического труда.
Физическая деятельность, по Павлову, уравновешивает напряженное состояние умственных процессов. Мощный стимулирующий эффект мышечной деятельности основан на воздействии на кору мозга потока импульсов, идущих от мышц и усиливающих так называемою доминанту, господствующий участок возбуждения в коре мозга.
Сущность физиологического принципа доминанты, установленного нашим отечественным физиологом А. А. Ухтомским, состоит в том, что в центральной нервной системе образуются те или иные значительно возбужденные участки, способные легко «притягивать» к себе возбуждения из других участков нервной системы, усиливаться за их счет. Это достаточно стойкое возбуждение, протекающее в центрах в данный момент, приобретает, по Ухтомскому, значение господствующего фактора в «работе прочих центров: накапливает в себе возбуждение из многих источников, тормозя в то же время способность других центров реагировать на импульсы, имеющие отношение к этим прочим центрам. Таким образом, создается господствующее, доминирующее рефлекторное поведение, представляющее собой результат суммирования, накопления возбуждения в тех или иных очагах центральной нервной системы. Например, если животным осуществляется акт приема пищи, то возможность одновременного проявления других рефлекторных актов исключается. Всякие другие импульсы, поступающие в это время в мозг, могут лишь усиливать Господствующий, доминирующий очаг возбуждения, связанный е актом приема пищи.
У работника умственноготруда, занимающегося физкультурой и спортом, мощный поток импульсов, идущих от мышц, усиливает творческую доминанту, т. е. те участки коры головного мозга, которые связаны с интеллектуальной деятельностью.
Благотворное влияние физических упражнений объясняется также и тем, что продукты мышечного обмена (например, аденозинтрифосфорная кислота) являются стимуляторами сердечной и мозговой деятельности.
Известно, что для многих выдающихся людей ходьба, прогулки, легкие физические движения были необходимым элементом в их творческой деятельности.
1.2. Роль физической культуры в жизнедеятельности современного человека
В процессе эволюции животного мира, в том числе человека, многие органы и системы организма формировались в тесной взаимосвязи с разного рода движениями. Без работы мышц невозможно перемещение человека в пространстве, осуществление внешнего дыхания, перекачивание крови сердцем, продвижение пищи по пищеварительному тракту, работа мочеполовой системы, передача звуковых волн в духовом аппарата, поисковая функция глаза и чтение текста, произнесение слов и многие другие функции.
Нарастающее в современном мире ограничение подвижности противоречит самой биологической природе человека, нарушая функционирование различных систем организма, снижая работоспособность и ухудшая состояние здоровья. Чем больше прогресс освобождает человека от тяжелого труда и излишних движений, тем больше растет необходимость компенсации двигательной активности.
В этих условиях очевидна роль развития массовых форм физической культуры. Приобщение к физической культуре очень важно для женщин, от здоровья которых зависит качество потомства; для детей и подростков, развитие организма которых крайне нуждается в высоком уровне подвижности; для лиц пожилого возраста для сохранения бодрости и долголетия.
За последнее время, наряду со многими отрицательными демографическими явлениями (сокращение рождаемости, повышение смертности, снижение продолжительности жизни), обнаруживается рост проявлений физиологической незрелости. Ребенок рождается доношенным, с нормальным весом и длиной тела, но в функциональном отношении недостаточно зрелым. Это проявляется в его пониженной двигательной активности, мышечной слабости (гипотонии), быстрой утомляемости, снижении устойчивости к простудным и инфекционным заболеваниям (снижение иммунитета), слабыми и неустойчивыми эмоциональными реакциями, слабым типом нервной системы. Результатом физиологической незрелости являются недостаточное развитие физических качеств и навыков, ожирение, развитие близорукости, искривления позвоночника, плоскостопие, детский травматизм. Эти явления накладывают свой отпечаток на всю последующую жизнь человека. Они приводят к задержке полового развития (инфантилизму) в подростковом периоде, к снижению физической и умственной и работоспособности в зрелом возрасте и к раннему старению пожилых людей.
Борьба с проявлениями физиологической незрелости не может сводиться к фармаковоздействиям, психологическим или педагогическим мероприятиям. Основное необходимое средство противостояния этому явлению — повышение двигательной активности. Это путь долголетию и здоровому образу жизни.
Развитие массовой физической культуры и спорта не только обеспечивают ранение здоровья и повышение работоспособности, но и способствует заполнению досуга и отвлечению населения, в особенности подростков, от вредных привычек – курения алкоголизма и наркомании.
Для этого необходимо преодолеть у населения низкую потребность в занятиях физической культурой. Спортивные достижения выдающихся атлетов вдохновляют большие массы людей и способствуют их приобщению к систематическим спортивным занятиям. Справедливо отмечал основатель современного олимпизма Пьер де Кубертен: для того, чтобы 100 человек занимались физической культурой, нужно, чтобы 50 человек занимались спортом; для того, чтобы 50 человек занимались спортом, нужно, чтобы 20 человек были высококвалифицированными спортсменами, а для этого нужно, чтобы 5 человек могли показать удивительные достижения.
1.3. Дозирование нагрузок в отдельных формах физического воспитания в течение дня, недели, года
В предыдущей главе рассматривались общие вопросы нормирования нагрузок в физическом воспитании и спорте.
В этой главе разговор пойдет о частных аспектах нормирования нагрузок, выполняемых школьниками в основных формах физического воспитания, и о комплексном нормировании нагрузок в течение дня, недели, года.
1.3.1. Дозирование нагрузок на уроках физической культуры
Развитие и поддержание двигательных качеств учащихся осуществляется на уроках физической культуры, во время самостоятельных тренировок, на тренировках в спортивных кружках и секциях, в клубах, в туристских походах и т. д.
Эффективность этих занятий в достижении и поддержании нормативного уровня физической подготовленности во многом определяется рациональной структурой и нормированием нагрузок.
Большинство учащихся не занимаются спортом. Поэтому именно на уроках физической культуры они должны получить необходимую дозу развивающих нагрузок.
Должные параметры нагрузок, которые необходимо выполнять на каждом уроке физкультуры, приведены в таблице 1 (см. Приложение 1). Как видно из таблицы, для развития основных двигательных качеств до нормативного уровня необходимо затратить около 45 мин, а для их поддержания на нормативном уровне около 30 мин. Однако столько времени практически выделить невозможно, так как на уроке, помимо развития двигательных качеств, должны решаться и другие задачи. Поэтому на уроке физкультуры могут быть использованы определенные методические приемы, дающие как бы дополнительно резервы времени.
Силовые нагрузки в развивающем объеме можно выполнять преимущественно на уроках по разделу гимнастики, а в поддерживающих объемах — на занятиях, посвященных легкой атлетике, спортивным и подвижным играм.
Нагрузка на скоростно-силовые качества на занятиях легкой атлетикой, в играх может способствовать развитию выносливости при условии достаточно высокой средней ЧСС (выше 120 уд/мин) и ловкости при сложнокоординационных движениях.
Выполнение нагрузок с учетом этих положений позволяет достигнуть достаточного СТЭ по всем качествам за 20—25 мин, а остальное время урока можно использовать для решения других задач.
Таким образом, на уроке эффективно развивались такие качества, как выносливость, ловкость, скоростно-силовые, и поддерживался уровень силы основных мышечных групп, а также осваивался программный материал по легкой атлетике.
1.4. Влияние недостаточной двигательной активности на организм человека
В центральной нервной системе гипокинезия и гиподинамия вызывают потерю многих межцентральных взаимосвязей, в первую очередь, из-за нарушения проведения возбуждения в межнейронных синапсах, т. е. возникает асинапсия. При этом изменяется психическая и эмоциональная сфера, ухудшается функционирование сенсорных систем. Поражение мозговых систем управления движениями приводит к ухудшению координации двигательных актов, возникают ошибки в адресации моторных команд, неумение оценивать текущее состояние мышц и вносить коррекции в программы действий.
В двигательном аппарате отмечаются некоторые дегенеративные явления, отражающие атрофию мышечных волокон – снижение веса и объема мышц, их сократительных свойств. Ухудшается кровоснабжение мышц, энергообмен. Происходит падение мышечной силы, точности, быстроты и выносливости при работе (особенно статической выносливости). При локомоциях усиливаются колебания общего центра масс, что резко снижает эффективность Движений при ходьбе и беге.
Дыхание при недостаточной двигательной активности характеризуется уменьшением ЖЕЛ, глубины дыхания, минутного объема дыхания и максимальной легочной вентиляции. Резко увеличивайся кислородный запрос и кислородный долг при работе. Основной обмен понижается.
Нарушается деятельность сердечно-сосудистой системы. Возникает атрофия сердечной мышцы, ухудшается питание миокарда. В результате развивается ишемическая болезнь сердца. Уменьшение объема сердца приводит к меньшим величинам сердечного выброса (уменьшение систолического и минутного объема крови). Частота сердечных сокращений при этом повышается как в покое, так и при физических нагрузках.
Ослабленные скелетные мышцы не могут в должной мере способствовать венозному возврату крови. Недостаточность или полное отсутствие их сокращений практически ликвидирует работу «мышечного насоса», облегчающего кровоток от нижних конечностей к сердцу против силы тяжести. Выпадение помощи со стороны этих «периферических сердец» еще более затрудняет работу сердца по перекачиванию крови. Время
кругооборота крови заметно возрастает. Количество циркулирующей крови уменьшается.
При низких физических нагрузках и малом увеличении глубины дыхания при работе почти не помогает кровотоку и «дыхательный насос», так как присасывающее действие пониженного давления грудной полости и работа диафрагмы ничтожны. Все эти следствия пониженной двигательной активности вызывают в современном мире огромный рост сердечно-сосудистых заболеваний.
В эндокринной системе отмечается снижение функций желез внутренней секреции, уменьшается продукция их гормонов.
В случаях акинезии происходят наиболее глубокие поражения организма, и происходит сглаживание суточных биоритмов колебания частоты сердцебиения, температуры тела и других функций.
Глава 2. Гипокинезия, гиподинамия и их влияние на организм человека
2. 1. Гипокинезия, гиподинамия и их влияние на организм человека
Снижение физических нагрузок в условиях современной жизни, с одной стороны, и недостаточное развитие массовых форм физической культуры среди населения, с другой стороны, приводят к ухудшению различных функций и появлению негативных состояний организма человека.
2.1.1. Понятия гипокинезия и гиподинамия
Для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма человека необходима достаточная активность скелетных мышц. Работа мышечного аппарата способствует развитию мозга и установлению межцентральных и межсенсорных взаимосвязей. Двигательная деятельность повышает энергопродукцию и образование тепла, улучшает функционирование дыхательной, сердечно-сосудистой и других систем организма. Недостаточность движений нарушает нормальную работу всех систем и вызывает появление особых состояний – гипокинезии и гиподинамии.
Гипокинезия – это пониженная двигательная активность. Она может быть связана с физиологической незрелостью организма, с особыми условиями работы в ограниченном пространстве, с некоторыми заболеваниями и др. причинами. В некоторых случаях (гипсовая повязка, постельный режим) может быть полное отсутствие движений или акинезия, которая переносится организмом еще тяжелее.
Существует и близкое понятие — гиподинамия. Это понижение мышечных усилий, когда движения осуществляются, но при крайне малых нагрузках на мышечный аппарат. В обоих случаях скелетные мышцы нагружены совершенно недостаточно. Возникает огромный дефицит биологической потребности в движениях, что резко снижает функциональное состояние и работоспособность организма.
Некоторые животные очень тяжело переносят отсутствие движений. Например, при содержании крыс в течение 1 месяца в условиях акинезии выживает 60% животных, а в условиях гипокинезии – 80%. Цыплята, выращенные в условиях обездвижения в тесных клетках и выпущенные затем на волю, погибали при малейшей пробежке по двору.
Тяжело переносится снижение двигательной активности человеком. Обследование моряков-подводников показало, что после 1,5 месяцев пребывания в море сила мышц туловища и конечностей уменьшалась на 20-40% от исходной, а после 4 месяцев плавания – на 40-50%. Наблюдались и другие нарушения.
2.2. Гиподинамия
2.2.1. Последствия гиподинамии
Еще в древности было замечено, что физическая активность способствует формированию сильного и выносливого человека, а неподвижность ведет к снижению работоспособности, заболеваниям и тучности. Все это происходит вследствие нарушения обмена веществ. Уменьшение энергетического обмена, связанное с изменением интенсивности распада и окисления органических веществ, приводит к нарушению биосинтеза, а также к изменению кальциевого обмена в организме. Вследствие этого в костях происходят глубокие изменения. Прежде всего, они начинают терять кальций. Это приводит к тому, что кость делается рыхлой, менее прочной. Кальций попадает в кровь, оседает на стенках кровеносных сосудов, они склерозируются, т. е. пропитываются кальцием, теряют эластичность и делаются ломкими. Способность крови к свертыванию резко возрастает. Возникает угроза образования кровяных сгустков (тромбов) в сосудах. Содержание большого количества кальция в крови способствует образованию камней в почках.
Отсутствие мышечной нагрузки снижает интенсивность энергетического обмена, что отрицательно сказывается на скелетных и сердечной мышцах. Кроме того, малое количество нервных импульсов, идущих от работающих мышц, снижает тонус нервной системы, утрачиваются приобретенные ранее навыки, не образуются новые. Все это самым отрицательным образом отражается на здоровье. Следует учесть также следующее. Сидячий образ жизни приводит к тому, что хрящ постепенно становится менее эластичным, теряет гибкость. Это может повлечь снижение амплитуды дыхательных движений и потерю гибкости тела. Но особенно сильно от неподвижности или малой подвижности страдают суставы.
Характер движения в суставе определен его строением. В коленном суставе ногу можно только сгибать и разгибать, а в тазобедренном суставе движения могут совершаться во всех направлениях. Однако амплитуда движений зависит от тренировки. При недостаточной подвижности связки теряют эластичность. В полость сустава при движении выделяется недостаточное количество суставной жидкости, играющей роль смазки. Все это затрудняет работу сустава. Недостаточная нагрузка влияет и на кровообращение в суставе. В результате питание костной ткани нарушается, формирование суставного хряща, покрывающего головку и суставную впадину сочленяющихся костей, да и самой кости идет неправильно, что приводит к различным заболеваниям. Но дело не ограничивается только этим. Нарушение кровообращения может привести к неравномерному росту костной ткани, вследствие чего возникает разрыхление одних участков и уплотнение других. Форма костей в результате этого может стать неправильной, а сустав потерять подвижность.
2.2.2. Заболевания костно-мышечного аппарата
Гиподинамия — не единственная причина, вызывающая нарушения в скелете. Неправильное питание, недостаток витамина D, заболевания паращито-видных желез — вот далеко не полный перечень причин, нарушающих функцию скелета, особенно у детей. Так, при недостатке в пище витамина D у ребенка развивается рахит. При этом уменьшается поступление в организм кальция и фосфора, вследствие чего кости ног под действием тяжести тела искривляются. За счет неправильного окостенения образуются утолщения на ребрах, головках пальцевых костей, нарушается нормальный рост черепа. При рахите страдает не только скелет, но и мышцы, эндокринная и нервная системы. Ребенок делается раздражительным, плаксивым, пугливым. Витамин D может образовываться в организме под влиянием ультрафиолетовых лучей, поэтому солнечные ванны и искусственное облучение кварцевой лампой предупреждают развитие рахита.
Причиной заболевания суставов могут стать очаги гнойной инфекции при поражении миндалин, среднего уха, зубов и т. д. Грипп, ангина, сильное переохлаждение могут предшествовать заболеванию одного или нескольких суставов. Они припухают, болят, движения в них затрудняются. В суставах нарушается нормальный рост костной и хрящевой ткани, в особо тяжелых случаях сустав теряет подвижность. Вот почему важно следить за состоянием зубов, горла и носоглотки.
Повредить суставы можно и чрезмерной тренировкой. При длительном катании на лыжах, беге, прыжках происходит истончение суставного хряща, иногда страдают коленные мениски. В коленном суставе между бедренной и большой берцовой костями находятся хрящевые прокладки — мениски. Каждый коленный сустав имеет два мениска — левый и правый. Внутри хрящевого мениска находится жидкость. Она амортизирует резкие толчки, которые тело испытывает при движениях. Нарушение целостности менисков вызывает резкую боль и сильную хромоту.
2.3. Гипокинезия
2.3.1. Феноменологическая картина гипокинезии
Тот факт, что двигательная активность совершенствует физические особенности, повышает работоспособность, общеизвестен. Он подтвержден неоднократно в специальных экспериментах и наблюдениях.
Не менее известно, что научно-техническая революция ведет к уменьшению доли тяжелого физического труда и на производстве, и в быту, а, следовательно, к неуклонному снижению доли активной двигательной деятельности. Каковы же причины неблагоприятных последствий гипокинезии?
Снижение двигательной активности приводит к нарушению слаженности в работе мышечного аппарата и внутренних органов вследствие уменьшения интенсивности проприоцептивной импульсации из скелетных мышц в центральный аппарат нейрогуморальной регуляции (стволовый отдел мозга, подкорковые ядра, кору полушарий большого мозга).
На уровне внутриклеточного обмена гипокинезия приводит к снижению воспроизводства белковых структур: нарушаются процессы транскрипции и трансляции (снятие генетической программы и ее реализация в биосинтезе). При гипокинезии изменяется структура скелетных мышц и миокарда. Падает иммунологическая активность, а также устойчивость организма к перегреванию, охлаждению, недостатку кислорода.
Уже через 7—8 суток неподвижного лежания у людей наблюдаются функциональные расстройства; появляются апатия, забывчивость, невозможность сосредоточиться на серьезных занятиях, расстраивается сон; резко падает мышечная сила, нарушается координация не только в сложных, но и в простых движениях; ухудшается сократимость скелетных мышц, изменяются физико-химические свойства мышечных белков; в костной ткани уменьшается содержание кальция.
У юных спортсменов эти расстройства развиваются медленнее, но и у них в результате гиподинамии нарушается координация движений, появляются вегетативные дисфункции. Особенно пагубна гиподинамия для детей. При недостаточной двигательной активности дети не только отстают в развитии от своих сверстников, но и чаще болеют, имеют нарушения осанки и опорно-двигательной функции.
Последние полмиллиона лет человек эволюционирует филетически, т. е. без изменений в своей генетической программе. Между тем условия, в которых жили наши далекие предки, и условия, в которых живем мы, отличаются, прежде всего, требованиями к объему выполняемых движений. То, что было необходимо древним людям, стало ненужным современному человеку. Мы затрачиваем несравненно меньше физических сил, чтобы обеспечить собственное существование. Но закрепленная тысячелетиями в геноме человека норма двигательной активности не стала для него анахронизмом, ибо не просто при неизменном геноме освободиться от обусловленных им программ жизнедеятельности.
Действительно, нормальное функционирование сердечнососудистой, дыхательной, гормональной и других систем организма тысячелетиями развертывалось в условиях активной двигательной деятельности, и вдруг на последнем 100-50-летнем отрезке эволюции условия жизни предлагают организму совершенно необычную при недостатке движений форму реализации сложившихся способов жизнедеятельности его органов и систем. Природа человека не прощает этого: появляются болезни гипокинезии. Их развитие связано с глубокими функциональными и структурными изменениями на уровне воспроизводства клеточных структур в цепи ДНК – РНК – белок.
2.3.2. Гипокинезия на клеточном уровне
Какими механизмами порождаются видимые невооруженным глазом расстройства физиологических функций при гипокинезии? Ответ на этот вопрос получен при исследовании внутриклеточных механизмов роста и развития организма.
Многочисленные экспериментальные факты свидетельствуют о том, что гипокинезия для теплокровных животных и человека является стрессорным агентом. Аварийная стресорная фаза экспериментальной гипокинезии продолжается с первых по пятые сутки. Для нее характерно резкое повышение продукции катехоламинов и глюкокортикоидов, преобладание катаболических процессов. Вес животных падает. Наиболее интенсивному разрушительному влиянию на этой стадии подвергается тимус вследствие миграции лимфоцитов, составляющих около 90% его клеточных популяций. Повышенная чувствительность лимфоцитов к стресс-гормонам может рассматриваться как главная причина их миграции и падения массы тимуса.
В последующие 10 суток разрушительному воздействию подвергаются селезенка и печень. Практически неизменными остаются полушария большого мозга. С 30-х по 60-е сутки гипокинезии вес животных стабилизируется, но, как показали исследования, останавливается нормальный физиологический рост. Содержание нуклеиновых кислот в клетках коррелирует с процессами роста животных и его остановкой при гипокинезии.
Менее всего подвержен влиянию гипокинезии головной мозг. В первые 10 дней гипокинезии в нем отмечается увеличение ДНК при сохранении исходного уровня РНК. Концентрация и общее содержание РНК в сердце снижается, что приводит к нарушению биосинтеза белка в миокарде. Отношение РНК/ДНК падает, следовательно, уменьшается и скорость транскрипции (считывания программы биосинтеза) с генетических матриц ДНК. В первые 20 суток гипокинезии падает и абсолютное содержание ДНК, начинаются деструктивные процессы в сердце.
С 20-х по 30-е сутки содержание ДНК в сердце растет. Этот рост связан с ее увеличением в эндотелии и фибробластах сердца (60 % ДНК сердца находится в фибробластах и эндотелиальных клетках, 40% - в мышечных клетках – кардиомиоцитах). Известно, что количество мышечных клеток сердца с 20-х суток постнатального онтогенеза не увеличивается.
С 30-х по 60-е сутки прироста содержания ДНК в сердце не происходит. Снижается плоидность кардиомиоцитов. В нормальных условиях жизнедеятельности число кардиомиоцитов, имеющих более двух ядер, увеличивается. Следовательно, активность генетического аппарата клетки находится в тесной связи с интенсивностью ее функционирования, а гипокинезия выступает как фактор торможения биосинтеза. Особенно демонстративны эти изменения в скелетных мышцах: если при нормальном содержании животных количество РНК за 2 месяца увеличивается на 60 %, то при двухмесячной гипокинезии становится ниже нормы.
Концентрация нуклеиновых кислот в печени при гипокинезии остается на уровне нормы, но снижается их абсолютное (т. е. на массу всего органа) содержание. В печеночной ткани наблюдаются дистрофические изменения, падает количество полиплоидных и делящихся клеток, т. е. клеток с увеличивающимся количеством ДНК, угнетается синтез матричной и рибосомальной РНК. Снижение общего количества ДНК – результат гибели части клеток печени.
В тимусе и селезенке начиная с первых дней гипокинезии и до 20-х суток падает и концентрация, и общее содержание нуклеиновых кислот.
Содержание и скорость биосинтеза белковых структур клетки тесно связаны с изменениями количества ДНК и РНК. В первые 20 дней гипокинезии отмечается преобладание ката-болических процессов в клетках и тканях экспериментальных животных. Вследствие деструктивных изменений в клетках тимуса и печени, скелетных мышц, концентрация катепсина Д, фермента распадающихся тканевых белков, уже к третьим суткам гипокинезии превышает уровень контроля в два раза.
С 20-х по 30-е сутки гипокинезии наблюдается стабилизация белкового состава внутренних органов. В клетках печени и кардиомиоцитах количество белка начинает расти, но в последующие дни – от 30-го до 60-го — уровень его остается стабильным.
Возвращение в условия нормальной жизнедеятельности после гипокинезии приводит к активизации биосинтеза нуклеиновых кислот и белка. В тимусе уже к десятым суткам восстановительного периода их содержание достигает уровня контрольных животных. В скорости восстановительных процессов проявляется одна из закономерностей биологического развития: низкодифференцированные структуры восстанавливаются быстрее, чем высокодифференцированные. К концу 30-го дня восстановительного периода подопытные животные практически не отличались от контрольных. Этот факт убедительно свидетельствует о том, что гипокинезия не вызывает необратимых изменений в генетическом аппарате клетки.
Глава 3. Потребление кислорода как биохимический критерий гиподинамии
Жизненный комфорт современного человека вызвал резкое ограничение ежедневной двигательной активности, что приводит к отрицательным изменениям в деятельности различных систем организма. Особенно большие изменения в условиях дефицита движений происходят в сердечно-сосудистой и дыхательной системах.
Определив уровень потребления кислорода, можно оценить функциональные возможности кардиореспираторной системы современных школьников.
Гиподинамия отрицательно влияет как на взрослых, так и на детей и подростков. Систематическое обследование детей школьного возраста позволило у трети из них обнаружить патологию сердечно-сосудистой системы. Это указывает на необходимость принятия срочных мер, направленных на усиление двигательной активности растущего организма.
Сегодня, изучив предельные возможности систем дыхания и кровообращения у человека, можно определить максимальное потребление кислорода (МПК). По мнению Всемирной организации здравоохранения, МПК — один из наиболее информативных показателей функционального состояния кардиореспираторной системы. А так как системы кровообращения и дыхания – ведущие в процессах аэробного энергообеспечения, то по их показателям судят также о физической работоспособности организма в целом.
Обычно МПК определяют в лабораторных условиях. Каждый испытуемый в течение 6-8 мин на велоэргометре выполняет предельную трехступенчатую работу нарастающей мощности. На последней минуте, когда частота сердечных сокращений (ЧСС) достигает 180-200 уд/мин, выдыхаемый воздух забирают в так называемые мешки Дугласа, анализируют его и после определения минутного объема дыхания рассчитывают максимальное потребление кислорода. Полученную величину делят на массу тела (кг) – это и есть показатель максимального потребления кислорода (МПК/кг), который объективно отражает работоспособность человека.
На основании экспериментального материала, опубликованного в специальной литературе, можно оценить работоспособность школьников обоего пола, исходя из относительных величин МПК (см. Приложение 2, табл.2).
Изучив функциональные возможности кардиорееппраторной системы, мы получили доказательства, что у современных школьников постепенно снижаются относительные величины МПК, а, следовательно, ухудшается физическая работоспособности. Оказалось, что функциональные возможности кардиореспираторной системы современных школьников ниже, чем их сверстников и 1950-1970-х годах. Особенно заметны сдвиги у девочек, у которых отмечено снижение с возрастом исследуемого показателя. В возрасте 9-10 лет физическая работоспособность школьниц оценивалась как удовлетворительная (37,8 мл/кг), а в 15-16 лет – неудовлетворительная (29,9 мл/кг). Ухудшение функциональных возможностей систем кровообращения и дыхания сопровождалось постепенным увеличением с возрастом жировой ткани (в организме девочек в возрасте 9-10 лет содержание жира составляло свыше 24% от всей массы тела, в 13-14