Эффекты физической активности. Адаптация к физической нагрузке

1.

Эффекты физической
активности
Адаптация к физической
нагрузке
1

2.

Понятие адаптации и её виды и стадии
• Адаптация – это приспособление организма (системный ответ) к изменяющимся условиям
внешней и внутренней среды (длительное или многократное воздействие окружающей
среды), т.е. приведение организма в соответствие со средой обитания.
• Адаптация – это совокупность физиологических, биохимических и иных реакций,
обеспечивающих приспособление строения и функций организма к изменению условий
окружающей среды и самой биосистемы, в том числе к действию физических нагрузок.
Биологический смысл адаптации состоит в поддержании гомеостаза в изменившихся
условиях.
• Адаптация к мышечной работе – морфофункциональная перестройка организма,
ведущая к повышению работоспособности и позволяющая человеку выполнять
физические нагрузки большей мощности и продолжительности, развивать более высокие
мышечные усилия по сравнению c нетренированным человеком.
2

3.

Виды приспособительных изменений в здоровом организме
Физиологические реакции - изменения в привычной зоне колебаний
факторов среды; сдвиги не связаны с существенными физиологическими и
биохимическими перестройками в организме и не выходят за пределы
физиологической нормы.
Адаптационные сдвиги - изменения при действии чрезмерных
(непривычных) факторов с включением физиологических резервов и
перестройкой функциональных систем организма (Солодков А. С., 1981).
3

4.

Типы (пути) адаптации:
пассивный - заключается в формировании определенной
степени устойчивости – толерантности к данному фактору, т.е.
способности сохранять функции при изменении силы
воздействия фактора.
активный
происходит
по
резистентному
типу
(противодействие воздействию возмущающих факторов) за счет
специфических адаптивных механизмов, обеспечивающих
поддержание гомеостаза.
4

5.

Виды адаптации
Генотипический
–
обеспечивается
(генотипическими) механизмами.
врождёнными
Фенотипический – индивидуальные изменения адаптационных
механизмов в процессе онтогенеза.
5

6.

Адаптация и стресс
Общий адаптационный синдром - совокупность неспецифических защитных
реакций организма (психофизиологических проявлений адаптивной активности),
возникающих в условиях стрессовых ситуаций (при действии значимых факторов
среды – стрессоров).
• В отличие от изменений в организма, направленных на приспособление к действию
определённого фактора внешней среды, стресс является общим адаптационным
синдромом, включающим общие неспецифические приспособительные реакции
(стереотипные для различных стрессоров).
6

7.

Стадии
Тревога - мобилизация защитных сил
организма.
Резистентность - приспособление
человека к экстремальным факторам
среды.
Истощение
возникает
при
длительном
стрессе,
что
может
привести к срыву адаптации и
возникновению заболеваний.
7

8.

8

9.

• Механизмы
Мобилизация энергетических
ресурсов
организма
(активация
симпатоадреналовой системы
Мобилизация пластических
резервов
организма
и
адаптивный
синтез
ферментов и структурных
белков (глюкокортикоиды);
активизация
общих
защитных
механизмов
организма (неспецифический
иммунитет и др.).
9

10.

Цена адаптации
Любая адаптация, в том числе и к физическим нагрузкам имеет свою
функциональную или структурную цену, которая проявляется:
в прямом изнашивании функциональной системы, на которую при
адаптации падает главная нагрузка; возникновение предпатологических и
патологических реакций.
в явлениях отрицательной перекрестной адаптации, т. е. в нарушении у
адаптированных к определенной физической нагрузке людей других
функциональных систем и адаптационных реакций, не связанных с этой
нагрузкой.
10

11.

Стадии адаптации к физической нагрузке
Стадия физиологического напряжения характеризуется:
o преобладанием процессов возбуждения в коре головного мозга и
распространением их на подкорковые и нижележащие двигательные и
вегетативные центры;
o возрастанием функции коры надпочечников, увеличением показателей
вегетативных систем и уровня обмена веществ;
o увеличением числа активных моторных единиц, дополнительное
включение мышечных волокон, увеличение силы и скорости сокращения
мышц, увеличение в мышцах гликогена, АТФ и креатинфосфата;
o неустойчивой спортивной работоспособностью.
11

12.

Стадия напряжения
o Характеризуется
напряжением
регуляторных
обеспечивающим приспособление физиологических
метаболизма к возросшим физическим нагрузкам.
механизмов,
реакций и
Стадия адаптированности
o в значительной мере тождественна состоянию тренированности.
o физиологическая
основа
вновь
установившийся
уровень
функционирования различных органов и систем для поддержания
гомеостаза в конкретных условиях деятельности.
o функциональные сдвиги не выходят за рамки физиологических
колебаний, а работоспособность - стабильна и даже повышается.
12

13.

Стадия дезадаптации
o развивается в результате перенапряжения адаптационных механизмов и
включения компенсаторных реакций вследствие интенсивных
тренировочных нагрузок и недостаточного отдыха между ними.
o характеризуется отсутствием признаков активации нервной и
эндокринной систем и снижением общей функциональной устойчивости
организма (предболезненное состояние)..
Стадия реадаптации
o возникает после длительного перерыва в систематических тренировках
или их прекращения совсем и характеризуется приобретением
некоторых исходных свойств и качеств организма.
o Физиологический смысл - снижение уровня тренированности и
возвращение некоторых показателей к исходным величинам.
13

14.

Понятие о физиологических резервах организма, их
характеристика и классификация
Функциональные резервы
информационные, энергетические, метаболические ресурсы организма, обеспечивающие его конкретные
адаптационные возможности.
выработанная в процессе эволюции адаптационная и компенсаторная способность органа, системы и организма в
целом усиливать во много раз интенсивность своей деятельности по сравнению с состоянием относительного
покоя (Бресткин М. П., 1968).
обеспечиваются определенными анатомо-физиологическими и функциональными особенностями строения и
деятельности организма:
наличием парных органов, обеспечивающих замещение нарушенных функций (анализаторы, железы
внутренней секреции, почки и др.);
значительным усилением деятельности сердца, увеличением общей интенсивности кровотока, легочной
вентиляции и усилением деятельности других органов и систем;
высокой резистентностью клеток и тканей организма к различным внешним воздействиям и внутренним
изменениям условий их функционирования и др.
14

15.

Фазы
изменений
в
организме,
вызванные физической тренировкой
Фаза относительной нормализации
(восстановления)
-восстановление
функциональных
показателей
и
физической
работоспособности
до
исходного уровня.
Суперкомпенсаторная фаза - следовой
эффект нагрузки характеризуется не
только в возмещением рабочих затрат, но
и в компенсации их «с избытком»,
превышении уровня физической работоспособности над исходным уровнем.
• Редукционная фаза (фаза утраченной суперкомпенсации) – потеря следового эффекта нагрузки
(суперкомпенсации), возвращение к исходному уровню, если время между занятиями слишком
продолжительно.
15

16.

Срочная и долговременная адаптация организма к физической нагрузке (острые и
хронические физиологические эффекты)
Срочная адаптация
Происходит во время физической нагрузки и продолжается до нескольких часов после её прекращения
(ближайший или срочный восстановительный период).
Направлена на создание оптимальных условий для функционирования мышечной системы, прежде всего,
энергообеспечения.
Механизмы
o Реализовывается на основе готовых, ранее сформировавшихся физиологических механизмов и программ.
o Адаптация происходит за счет органных и системных изменений.
o Связана с выделением стрессовых гормонов (глюкокортикоидов) и активацией симпатоадреналовой системы.
Функционирование органов и систем протекает на пределе возможностей организма, при почти полной
мобилизации всех резервов, что приводит к их снижению.
Общая характеристика: максимальная и неэкономной гиперфункция систем, ответственных за адаптацию, снижение физиологических резервов, чрезмерной стресс-реакции организма и возможным повреждением органов и
систем.
16

17.

Характеризуется срочными тренировочными эффектами:
o Биохимичесике изменения
Ускорение катаболических реакций, направленных на производство энергии: ускорение распада
гликогена в печени и гликолиза в мышцах; усиление тканевого дахания в митохондриях; увеличение
мобилазации жира из жировых депо и окисления жирных кислот.
Замедление анаболизма, прежде всего белков (за счёт глюкокортикоидов), что экономит энергию для
мышечного сокращения.
o Повышение активности дыхательной системы и ССС с максимальной и неоптимальной мобилизацией
функциональных резервов органов дыхания и кровообращения – рост легочной вентиляции, ударного и
минутного объема крови неэкономным путем. Например, повышение уровня вентиляции легких достигается
не увеличением глубины дыхания, а за счет повышения его частоты.
o Недостаточной синхронизорованностью нервной и гуморальной регуляции, что приводит к неэкономным
реакциям со стороны различных систем (нервной, мышечной).
o Интенсивным и избыточном возбуждением двигательных центров разного уровня, вовлеченим лишних
мышечных групп, что приводит к недостаточно скоординированной двигательной активности, снижению
силы и скорости и лимитирует поведенческие реакции.
o Развитием утомления в процессе тренировки.
17

18.

Отставленные эффекты
o Наблюдаются в период отставленного восстановления – несколько дней
после тренировок.
o Характеризуются суперкомпенсацией – эффектами связанными с
повышением сиентеза мышечных протеинов, креатинфосфата,
мышечного и печёночного гликогена.
18

19.

Хроническая (долговременная) адаптация и кумулятивно-хронические
эффекты
Проявляется со временем в результате регулярной систематической физической тренировки.
Протекает в интервалы между тренировками.
Цель: создание морфофункциональной основым для механизмов срочной адаптации, т.е. для
подготовки организма для более эффективного и отимального выполнения последующих нагрузок.
Адаптационные изменения не только улучшают различные функции организма, но и повышают
уровень физической подготовленности (тренированности).
Механизмы
o
o
Структурные, функциональные и биохимические изменения в различных системах организма, а
также совершенствовании нервных, гуморальных и местных механизмов регуляции
физиологических функций организма. Данные изменения в спортивной физиологии называются
кондиционированием (суммирование и закрепление адаптационных эффектов).
Возникает не на основе готовых физиологических механизмов как кратковременная, а на базе
вновь сформированных программ регуляции.
19

20.

Типы функциональных эффектов регулярной физической тренировки
(активности) – кумулятивные тренировочные эффекты
o Повышение
максимальных
функциональных
возможностей
организма в целом и систем, участвующих в тренировке
Рост максимальных показателей (функциональных возможностей
организма) при выполнении предельных нагрузок (например, рост
максимальных аэробных возможностей, аэробной мощности и
ёмкости).
Увеличение функциональных резервов организма; активация синтеза
нуклеиновых кислот и белков, что приводит к избирательному
развитию структур, лимитирующих двигательную активность; и др.
20

21.

o Повышение эффективности (экономичности) деятельности всего организма и
отдельных функциональных систем при выполнении определённого вида
физической активности.
Уменьшение функциональных сдвигов в деятельности ведущих органов и систем
организма при выполнении стандартной немаксимальной нагрузки (например, в
ЧСС, показателях внешнего дыхания, температуре тела и т.д.) и снижении
энергетических расходов на выполнение данной физической активности.
Повышение резистентности к биохимическим сдвигам во время нагрузки.
Повышение скорости восстановления;
Перестройка обмена веществ в направлении более экономичного расходования
энергии в состоянии покоя и повышения мощности при физических нагрузках.
Увеличение скорости, силы и точности движений за счёт формирования в ЦНС
функциональной системы управления движениями и морфофункциональными
изменениями в мышцах (гипертрофия мышц, возрастание количества миоглобина и
митохондрий, перераспределение кровотока и т.д.).
21

22.

Взаимное влияние острой и хронической адаптации
Срочная адаптация сопровождается существенными биохимическими и
физиологическими сдвигами, которые запускают долговременную
адаптацию. Регулярное повторение тренировок приводит к кумулятивному
(накопительному) эффекту и переходу транзиторных изменений в
постоянные (адаптация, хронический эффект.).
Долговременная адаптация повышает энергетический потенциал организма,
что увеличивает потенциал срочной адаптации.
22

23.

Долговременная адаптация различных систем
организма к физическим нагрузкам
23

24.

Костная система
Функциональные особенности роста кости
Активизирующим рост кости влиянием обладают пульсирующие по интенсивности и действию
механические нагрузки – нагрузки динамического типа. Статические нагрузки оказывают подобный
эффект при изменении интенсивности.
Механизмы роста кости в длину и толщину различны. Клетки, образующие новое костное вещество –
остеобласты, располагаются на границе двух сред: костной и хрящевой – для продольного роста,
костной и соединительнотканной – для поперечного. Механические нагрузки, передающиеся на
кость, вызывают в ней напряжение, которое приводит к смещению двух соприкасающихся сред
относительно друг друга и активируют перихондральное (за счет хряща) и периостальное (за счет
надкостницы) костеобразование.
Механические нагрузки в большей степени стимулируют увеличение поперечных, чем продольных
размеров костей. Продольные размеры в большей степени генетически детерминированы.
При нарастании механической нагрузки до определенного уровня костеобразование усиливается, при
превышении этого уровня активность костеобразования снижается.
24

25.

Источники механической нагрузки, стимулирующей рост кости
сокращения мышц вызывают смещение надкостницы относительно кости;
при столкновении конечности с преградой (например, при отталкивании от
земли в момент прыжка) в соответствии с законом Ньютона о равенстве сил
действия и противодействия в кости возникают напряжения, которые
распространяются от места удара в направлении туловища.
25

26.

Морфо-функциональные изменения в костной системе под влияние физической
нагрузки
Изменения кости под действием механических нагрузок укрепляют скелет как
механическую конструкцию и повышают его прочность на изгиб и скручивание.
Образование бугристостей в местах прикрепления мыши улучшает условия их работы
(увеличивается плечо рычага).
Расширение эпифизов увеличивает площадь соприкосновения костей в суставах и
облегчает амортизацию механических сотрясений.
Укреплению диафиза способствует утолщение его стенки за счет образования нового
компактного вещества. Укрепление губчатого вещества кости проявляется утолщением его
перекладин и превращением из мелко- и среднеячеистого в крупноячеистое.
26

27.

Соединения костей – суставы
Морфо-функциональные изменения
Увеличение площади суставных поверхностей (за счёт роста эпифизарных
поверхностей).
Изменение подвижности суставов в зависимости от характера нагрузки.
Например, эллипсовидный лучезапястный сустав при занятиях
художественной гимнастикой становится более шаровидным, что
обеспечивает больший размах движений. У представителей силовых видов
спорта (тяжелоатлетов, борцов) уменьшение подвижности в голеностопном
суставе и повышение его статической надежности обеспечиваются за счет
уплощения блока таранной кости.
27

28.

Мышечная система
Морфофункциональные изменения
Тренировочные нагрузки оказывают избирательное влияние на микроскопические
компоненты мышц – гипертрофия мышц.
o Примеры. Регулярные занятия на велоэргометре с нагрузкой в 75–90% от МПК
увеличивают содержание волокон I типа (медленных). При динамических нагрузках
(бег, плавание) эти волокна подвергаются большему утолщению, чем волокна II типа
(быстрые).
o Противоположный характер носят сдвиги кровоснабжения: кровеносные капилляры
больше увеличиваются вокруг волокон 11 типа, что объясняется худшей
обеспеченностью их кровеносными капиллярами. При умеренных нагрузках
раскрываются резервные капилляры, при высоких нагрузках образуются новые.
Предполагается, что адаптация мышц к физическим нагрузкам происходит в основном
за счет волокон II типа.
28

29.

Нервная система
Морфофункциональные изменения
Повышение притока афферентных импульсов в ЦНС по проприоцептивным путям, отражается на
строении пирамидных клеток коры большого мозга: разрастание дендритов, увеличение количества
синапсов, образование новых межнейрональных связей.
В мотонейронах спинного мозга при умеренных мышечных нагрузках повышается образование
белков, активируется действие ферментов.
Ускоряется миелинизация периферических нервных волокон, что улучшает их проводимость.
Увеличению проводимости нервов способствует повышение доли волокон среднего и большого
диаметра.
Разрастание концевых окончаний по ходу нервного волокна, увеличение размера двигательных
бляшек.
29

30.

Эндокринный аппарат
Морфо-функциональные изменения
Повышение активности нейросекреции в гипоталамусе и секреции вазопрессина и
окситоцина в гипофизе..
Повышение функциональной активности передней доли гипофиза. При длительном
действии умеренных физических нагрузок функциональная активность аденогипофиза
после периода повышения снижается. На этой стадии организм уже адаптируется к
условиям двигательного режима.
В надпочечнике изменения имеют фазовый характер: при нарастании нагрузок вначале
происходит увеличение размеров железы, сопряженное с ее функциональной
активизацией, затем – снижение, свидетельствующее об истощении функции.
30

31.

Сердечно-сосудистая система
Морфофункциональные изменения
Гиперфункция сердца (особенно при динамических нагрузках) ведет к увеличению его размеров
вследствие гипертрофии миокарда и расширения (дилятации) камер сердца.
o Длительная адаптация ССС к регулярным динамическим нагрузкам приводит к увеличению
максимального потребления кислорода за счет увеличения минутного объема циркулирующей
крови, повышению кислород-транспортной способности крови, а также увеличению способности
тканей к утилизации кислорода. Развивается экцентрическая гипертрофия миокарда:
увеличиваются абсолютная масса миокарда ЛЖ и размеры камер сердца. Скелетные мышцы при
этом также потребляют больше кислорода, содержат меньше глюкозы, в них увеличивается число
митохондрий и возрастает число функционирующих капилляров, что приводит к увеличению
артерио-венозной разницы кислорода.
o При интенсивной статической нагрузке максимальное потребление кислорода не меняется или
незначительно увеличивается. Увеличена масса миокарда ЛЖ, но без увеличения размеров
полости ЛЖ (концентрическая гипертрофия миокарда). Скелетные мышцы при этом способны
потреблять меньше кислорода, содержат больше глюкозы, мышечные волокна
гипертрофированы..
31

32.

Увеличение массы сердца сопровождается гипертрофией мышечных клетоккардиомиоцитов. Гипертрофия кардиомиоцитов способна ухудшить их функцию,
потому что при этом нарушается отношение объема клетки к площади ее
поверхности.
Гипертрофия миокарда приводит к увеличению ударного обьёма сердца и
сопровождается брадикардией в покое, гипотонией,
По абсолютному объему работы сердце с гипертрофированным миокардом
превосходит негипертрофированное, однако при пересчете на единицу массы
миокарда удельный объем работы будет такой же или даже меньше, чем без
гипертрофии.
Перестройка всех компонентов микроциркуляторного русла: раскрываются
резервные капилляры, увеличивается извилистость артериального звена
микроциркуляторного русла, умеренно расширяется его венозный отдел и
формируются артериоло-венулярные анастомозы. В результате повышается
вместимость микроциркуляторного русла и улучшается его пропускная
способность.
32

33.

Дыхательная система
Морфофункциональные изменения
Усиленные двигательные режимы увеличивают нагрузку на легкие. В
период роста и развития организма это ускоряет морфофункциональное
созревание легких, у взрослых облегчает протекание компенсаторноприспособительных процессов, за счет которых легкие адаптируются к
большому объему работы. Это приспособление происходит за счет
процессов клеточной и внутриклеточной регенерации.
Увеличивается сила дыхательной мускулатуры, лёгочные объёмы и ёмкости;
увеличивается лёгочная вентиляция (за сёт увеличения глубины дыхания),
лёгочная диффузия газов и транспорт газов кровью; увеличивается
проходимость дыхательных путей; снижается работа дыхания.
33

34.

Пищеварительная система
Морфофункциональные изменения
с повышением интенсивности мышечной работы до 450 кГм/мин скорость эвакуации содержимого
желудка увеличивается, а по мере дальнейшего повышения до 750 кГм/мин замедляется.
при высоких нагрузках ослабевает (до 40% исходного уровня) секреторная функция. Угнетение
секреции больше выражено при жирной и меньше при белковой пище.
Постепенно нарастающие физические нагрузки вызывают увеличение абсолютной и относительной
массы печени и ее линейных размеров. Интенсивность кровотока в печени при динамической работе
повышается. Размеры гепатоцитов и их ядер увеличиваются, тогда как количество ядер не
изменяется.
При умеренно усиленной мышечной деятельности увеличивается отложение гликогена в печени при
уменьшении жировых включений в гепатоцитах.
34

35.

Мочеполовая система
Морфофункциональные изменения
Повышение физических нагрузок в период роста и развития организма
увеличивает абсолютную массу и линейные размеры почек.
Увеличивается наполнение кровью клубочков почки;
расширение полости капсулы клубочка, канальцев нефрона.
Увеличивается
реабсорбции.
уровень
клубочковой
фильтрации
и
происходит
канальцевой
35

36.

Система крови
Морфофункциональные изменения
При однократных физических нагрузках содержание эритроцитов в крови и уровень гемоглобина
повышаются, хотя у спортсменов может наблюдаться и их понижение – в виде анемии спортсменов.
Продукция красной крови (эритропоэз) при физической работе уменьшается, а продолжительность
жизни эритроцитов увеличивается.
При мышечных
тромбоцитоз.
Содержание форменных элементов белой крови зависит от уровня и характера физических нагрузок.
Так, у футболистов–мастеров спорта через 90 мин после начала игры увеличивается количество
лейкоцитов (на 74%), нейтрофилов, базофилов, моноцитов; снижается количество лимфоцитов при
неизменности содержания эозинофилов.
нагрузках
наблюдается
повышение
количества
тромбоцитов–миогенный
36