Влияние физической активности на резервы физиологических функций

Для оценки общей физической подготовленности человека и уровня его физического здоровья наибольшее значение имеют количественные пока­затели аэробной выносливости. Объективным и высокоинформативным пока­зателем выносливости является величина МПК организмом человека за одну минуту. В зависимости от пола, возраста, уровня физической активности МПК колеблется в очень широких пределах - от 25 до 85 мл/мин/кг веса тела. Чем больше МПК, тем выше физическая работоспособность человека, тем выше уровень его физического здоровья.

Величину МПК определяют функциональные возможности и резервы всех физиологических систем организма человека. Именно поэтому ее ис­пользуют в качестве объективного интегрального показателя при оценке уровня физического здоровья человека. МПК зависит от состояния двух функциональных систем: 1) кислородтранспортной системы, абсорбирующей кислород из окружающего воздуха (система внешнего дыхания) и перенося­щей его к органам и тканям (кровь и система кровообращения); 2) системы утилизации кислорода, то есть в основном мышечной системы, потребляю­щей доставляемый кровью кислород. Таким образом, МПК зависит от спо­собности системы внешнего дыхания максимально увеличить легочную вен­тиляцию и диффузионной способности легких; объема циркулирующей кро­ви и общего содержания в ней гемоглобина; работы всех звеньев сердечно­сосудистой системы и в первую очередь величины предельного минутного объема кровообращения (МОК); регуляторных возможностей нейрогуморальной системы перераспределять кровь в сторону наиболее активно рабо­тающих мышц; максимально возможных величин кровотока через активные скелетные мышцы; особенностей работающих мышц, т.е. соотношения в них медленных и быстрых волокон, плотности капилляров, содержания митохондрий и активности ферментов окислительного ряда в мышечных волокнах.

В соответствии с возрастными особенностями содержания гемоглоби­на в крови, функций кровообращения и дыхания, изменениями энергетиче­ского обмена организма человека происходят изменения величины МПК в процессе онтогенеза (рис.1). До периода полового созревания (12-14 лет) между мальчиками и девочками в среднем нет различий в абсолютных вели­чинах МПК. После этого периода во всех возрастных группах МПК у женщин на 25-30% меньше, чем у мужчин (рис.1). Это, по-видимому, связано с меньшим содержанием гемоглобина в крови и большим процентом жиро­вой ткани. Наибольшие средние величины МПК достигаются к 20-25 годам. Затем МПК постоянно снижается и в 60-70 лет составляет лишь 60-70% от МПК в возрасте 20-30 лет (рис.1). На основе этих изменений МПК можно утверждать, что, начиная с 30-35 лет, функциональные возможности не толь­ко нервно-мышечной системы, но и висцеральных систем человека (дыхание, кровь, кровообращение и др.) начинают снижаться.

Чем выше уровень физической активности человека, тем больше у не­го МПК. Независимо от возраста у лиц, ведущих малоподвижный образ жиз­ни, МПК на 10-20% меньше, чем у более подвижных. В зрелом возрасте у лиц, занимающихся физическими упражнениями, по сравнению с малопод­вижными МПК на 50-200% выше. Из рис. 23.2 следует, что физиологическая «стоимость» работы (по величине ЧСС) у лиц с меньшим МПК существенно выше. Это означает, что величина реакций системы кровообращения и дыха­ния на физическую работу, а следовательно, и возможность возникновения острых сердечно-сосудистых расстройств возрастает по мере снижения аэробных возможностей человека.

После 30-35 лет физиологические резервы функций дыхания, крови и кровообращения, обеспечивающие работоспособность человека, начинают снижаться. Средний темп уменьшения максимально возможных реакций этих систем и физической работоспособности после 30-40 лет составляет около 1% в год. Причиной этого являются как возрастные изменения в мышечной и висцеральных системах, так и существенное уменьшение двигательной ак­тивности у лиц старше 20-30 лет. Зависимость количества лиц обоего пола, занимающихся физическими упражнениями хотя бы 30 мин в неделю, от возраста показана на рис. 3. Из этих данных следует, что за период с 30 до 60 лет количество лиц, уделяющих физической активности даже столь короткое время (30 мин в неделю) уменьшается в 2-3 раза. Следует подчеркнуть, что разделить степень влияния на мышечную и вегетативные системы возраста и объема физических нагрузок практически невозможно. Известно лишь, что постоянные занятия физическими упражнениями позволяют задержать «ста­рение» двигательных функций приблизительно на 10-20 лет. С увеличением возраста от 30 до 80 лет на фоне уменьшения мышечной активности человека постоянно снижаются как суммарные суточные энерготраты, так и состав­ляющие их затраты энергии на основной обмен и физическую активность (рис. 4).

Рис. 1. Средние абсолютные (л/мин) и относительные (мл/мин/кг) величины максимального потребления кислорода у лиц разного возраста и пола

Рис. 2. Зависимость между частотой сердечных сокращений, мощностью работы и потреблением кислорода у нетренированных (1) и тренированных (2) людей

 

В возрасте от 30 до 80 лет в условиях снижающейся физической ак­тивности уменьшаются резервы вегетативных функций. Следствием этого является снижение работоспособности человека и его физического здоровья. У лиц, не занимающихся спортом, начиная с 30-35 лет, с каждым годом снижа­ется легочная вентиляция. К 60 годам по сравнению с 20-30-летними на 10-30% уменьшаются все легочные объемы и емкости и, как следствие этого, жизненная емкость легких. Максимальная рабочая вентиляция легких у неспортсменов уменьшается с 70-90 л/мин у молодых людей до 20-40 л/мин у пожилых. Снижается выносливость дыхательных мышц. Уменьшается диф­фузионная способность легких. Все это приводит к уменьшению доставки кислорода к работающим мышцам и снижению их работоспособности. В ре­зультате снижения функций тканевого дыхания и сократительной способно­сти миоцитов скелетных мышц снижается вентиляционный анаэробный по­рог, то есть зона мощности работы, при увеличении которой легочная венти­ляция растет быстрее, чем мощность работы. Это также является причиной снижения аэробной выносливости человека.

Рис. 3. Зависимость между возрастом и процентным количеством лиц, занимающихся физическими упражнениями не менее 30 мин в неделю

Начиная с 30 лет и старше, у человека уменьшается объем циркули­рующей крови. Это приводит к уменьшению суммарной кислородной емко­сти крови и служит одной из причин увеличения концентрации молочной ки­слоты в крови при анаэробных физических нагрузках, что неизбежно сопро­вождается снижением работоспособности.

С момента рождения ребенка с каждым прожитым годом максимально возможная ЧСС уменьшается приблизительно на 1 удар (ЧСС = 220 - возраст в годах). Одновременно с уменьшением предельной ЧСС снижаются сокра­тительная функция миокарда и систолический объем. Все это приводит к значительному уменьшению МОК, снижению максимально возможной вели­чины потребляемого кислорода и работоспособности человека. После 30-40 лет, особенно при низком уровне физической активности, уменьшаются плотность капилляров в мышцах (число капилляров на 1 мм мышцы), воз­можность увеличения их кровоснабжения, снижаются количество митохондрий в мышечных клетках и активность ферментов в них. Все это приводит к уменьшению способности скелетных мышц утилизировать кислород и, сле­довательно, понижает работоспособность.

 

Рис. 4. Зависимость суточных энерготрат от возраста мужчин, ведущих малоподвижный образ жизни

Снижение функциональных резервов физиологических функций орга­низма человека и его работоспособности по мере увеличения возраста (после 30-40 лет) на фоне сокращающейся физической активности сопровождается следующим:

1. Изменения в нервно-мышечной системе человека приводят к сни­жению активности метаболических процессов в мышечных клетках, замедлению скорости их сокращения и расслабления, значительному снижению си­лы, скорости и выносливости мышц. Все это проявляется в увеличении фи­зиологической «стоимости» физической работы, или тяжести труда.

2. Возрастные изменения (у лиц старше 40-50 лет) в ЦНС приводят к снижению устойчивости человека к воздействию на него стрессогенных фак­торов, увеличению утомляемости при умственной работе, а также при рабо­тах, требующих напряжения зрительного и слухового анализаторов, т.е. со­провождается повышением психо-эмоциональной напряженности трудовой деятельности.

3. Значительное снижение резервов кардиореспираторной системы (способности усиливать свою деятельность до максимально возможных ве­личин) помимо уменьшения кислородтранспортных возможностей организма и, следовательно, физической работоспособности является причиной ограни­чения возможностей человека адекватно реагировать на воздействия физиче­ских и психоэмоциональных раздражителей, увеличивает степень риска за­болеваний сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

4. Снижение специфической и неспецифической резистентности орга­низма человека приводит к увеличению числа заболеваний как инфекцион­ной, так и неинфекционной природы.

Итак, под влиянием возраста, на фоне уменьшающейся физической активности снижаются функциональные резервы всех без исключения фи­зиологических систем организма человека. Это, несомненно, является при­чиной снижения уровня здоровья, как физического, так и психического. В практическом плане задача состоит в том, чтобы при множестве меняющихся функций найти один интегральный показатель, отражающий состояние ос­новных физиологических систем человека и способный служить количественным критерием уровня здоровья и индикатором степени старения.

Такими показателями, используемыми в настоящее время, являются величины МПК и теста PWC₁₇₀, определяющие физическую работоспособ­ность (Physical Working Capacity). PWC₁₇₀ измеряется мощностью работы (кгм/мин/кг) при пульсе 170 уд/мин. Для проведения этой пробы даются две сравнительно небольшие нагрузки на велоэргометре (например, 300 и 600 кгм/мин) длительностью по 5 мин каждая с интервалом в 3 мин. В конце ка­ждой работы измеряется ЧСС. Зная мощность работы и ЧСС при ее выполне­нии, по специальной формуле (В.Л. Карпман) рассчитывается мощность ра­боты при ЧСС, равной 170 уд/мин, т.е. появляется возможность сравнивать физиологические возможности различных людей при равных условиях (ЧСС =170 уд/мин). Чем больше мощность выполняемой работы при заданном пульсе, тем выше физическая работоспособность человека и его физическое здоровье:

PWC₁₇₀=N₁+(N₂-N₁) 170-f₁ /f₂ –f₁

где: N₁ - мощность первой работы, N₂ – мощность второй работы, fi - ЧСС в конце первой работы и f₂ - ЧСС в конце второй работы.

При косвенном определении МПК можно использовать формулу, с помощью которой, зная величину PWC₁₇₀, легко рассчитать МПК:

МПК = 1,7 PWC₁₇₀ + 1240 (мл).

Специальные исследования убедительно показали, что между состоя­нием различных физиологических функций человека, степенью развивающе­гося под влиянием любой работы утомления, умственной и физической рабо­тоспособности, психоэмоциональной реактивностью, заболеваемостью с временной утратой трудоспособности (особенно заболевания кардиореспираторной и нервно-мышечной систем) и величинами PWC₁₇₀ и МПК сущест­вует очень тесная корреляционная связь. Чем выше эти показатели, тем больше функциональные резервы физиологических систем, тем лучше здоро­вье человека.

Таким образом, измерив МПК и PWC₁₇₀, на основании данных приве­денных в табл. 23.1, количественно оценивается уровень физического состоя­ния (здоровья). Для лиц любого возраста и пола третья группа состояний яв­ляется пограничной. Люди с величинами PWCi7o и МПК, указанными в 1-й и 2-й группах табл. 23.1, нуждаются в применении системы реабилитационных мероприятий, ведущими среди которых будут физические упражнения.

Таблица 1

Оценка физического здоровья человека на основе величины МПК (мл/мин/кг) и PWC₁₇₀ (кгм/мин/кг)

Воз­раст, лет	Показа­тель	Физическое состояние
очень плохое, I гp.	плохое, II гр.	удовлетво­ри­тельное, Ш гр.	хорошее, IV гр.	отличное, V rp.
ЖЕНЩИНЫ
20-29	МПК PWC170	<29 < 10,4	29-34 10,4-12,5	35-43 12,6-15,7	44-48 15,8-17,5	>48 >17,5
30-39	МПК PWC170	<28 <10,0	28-33 10,0-12,0	34-41 12,2-15.0	42-47 15,1-16,9	>47 >16,9
40-49	МПК PWC170	<26 <9,0	26-31 9,0-11,4	32-40 11,5-14,7	41-45 14,8-16,2	>45 >16,2
50-59	МПК PWC170	<22 <7,9	22-28 7,9-10,3	29-36 10.4-13,2	37-41 13,3-14,8	>41 > 14.8
МУЖЧИНЫ
20-29	МПК PWCl70	<39 <14,6	39-43 14,6-16,4	44-51 16,5-19,1	52-56 19,2-20,9	>5б >20,9
30-39	МПК PWCl70	<35 <13,1	35-39 13,1-14,9	40-47 15,0-17,9	48-51 18,0-19,4	>51 > 19,4
40-49	МПК PWCl70	<31 <11,б	31-35 11,6-13,4	36-43 13,5-16,4	44-47 16,5-17,9	>47 >17,9
50-59	МПК PWCl70	<26 <9,8	26-32 9,8-11,9	33-39 12,0-14,9	40-43 15,0-16,4	>43 >16,4
60-69	МПК PWCl70	<21 <8,2	21-26 8,2-10,0	27-35 10,1-13,5	36-39 13,6-14,9	>39 > 14,9