Мышечная деятельность в условиях пониженного и повышенного атмосферного давления, а также относительной невесомости (стр. 4 )

В следующих разделах мы рассмотрим некото­рые адаптационные реакции, происходящие в орга­низме человека при длительном пребывании в ус­ловиях высокогорья. Главное внимание обратим на адаптационные реакции системы кровообраще­ния, мышц и кардиореспираторной системы.

Адаптационные реакции системы кровообращения

В первые недели пребывания в условиях вы­сокогорья увеличивается количество циркулиру­ющих эритроцитов. Нехватка кислорода в этих условиях стимулирует выделение эритропоэтина — гормона, способствующего образованию эритро­цитов. Концентрация эритропоэтина повышает­ся уже через 3 ч после прибытия на высокогорье, а максимальные концентрации достигаются че­рез 24 — 48 ч [44]. После 6 мес пребывания на высоте 4 000 м (13 120 футов) общий объем крови возрастает на 9 — 10 % не только за счет увели­ченного образования эритроцитов, но и вслед­ствие увеличения объема плазмы [28].

Доля общего объема крови, состоящей из эрит­роцитов, называется гематокритом. У жителей Перу (Анды — 4 540 м, или 14 891 фут) средний показатель гематокрита — 65 %. Это намного выше, чем у тех, кто живет в местности, располо­женной на уровне моря, — 48 %. Отметим, что у последних после нахождения в течение 6 недель на такой же высоте гематокрит вырос в среднем до 59 %.

С увеличением объема эритроцитов содержа­ние гемоглобина в крови повышается. Как видно из рис. 12.4, концентрация гемоглобина возрас­тает экспоненциально в зависимости от высоты над уровнем моря. Эти адаптационные реакции улучшают кислородтранспортную способность данного объема крови.

Объем плазмы через несколько часов после прибытия на высокогорье уменьшается вследствие перемещения жидкости и респираторных потерь воды. Вспомним, что в условиях высокогорья больше воды теряется путем испарения в процес­се дыхания, поскольку поступающий в легкие воздух очень сухой. Это вызывает обезвоживание,

251

'У В условиях высокогорья объем плазмы 7 вначале уменьшается, увеличивая относи­тельное количество эритроцитов и, сле­довательно, гемоглобина в данном объеме крови, что приводит к повышению кисло-родтранспортной способности данного объема крови. Эта адаптационная реак­ция положительно влияет на выполнение небольших физических нагрузок, однако ухудшает выносливость при почти макси­мальных или максимальных нагрузках

приводящее к понижению объема плазмы. В ре­зультате повышается концентрация эритроцитов, еще больше увеличивая кислородтранспортную способность крови.

Адаптационные реакции мышц

Несмотря на малочисленность исследований изменений, происходящих в мышцах в услови­ях высокогорья, данные мышечной биопсии убе­дительно показывают, что они претерпевают значительные структурные и метаболические из­менения. В табл. 12.3 приводятся некоторые адаптационные реакции мышц, наблюдавшие­ся при острой гипоксии в течение 4 — 6 недель у участников экспедиций на Эверест и Мак-Кинли. Сечение мышечных волокон уменьша­лось, что привело к снижению общей площади мышц. Плотность капилляров увеличилась, что повысило количество поступаемых в них крови и кислорода. Чем были вызваны эти измене­ния, в настоящее время является предметом об­суждения специалистов. Неспособность мышеч­ной системы справиться с физической нагруз­кой в условиях высокогорья может быть связана с уменьшением массы мышц и способности об­разовывать АТФ.

Таблица 12.3. Изменение структуры и метаболических характеристик мышц при хронической гипоксии (4—6 недель)

Параметр	Характер изменения	Изменение, %
Площадь мышц Понижение 11—13
Площадь волокон
Медленносокращающиеся " 21 —25
быстросокращающиеся " 19
Плотность капилляров, Увеличение 13
количество капилляров
на 1 мм2
Сукцинат дегидрогеназа Понижение 25
Цитрат-синтаза " 21
Фосфорилаза " 32
Фосфофруктокиназа " 48

Продолжительное пребывание в условиях вы­сокогорья приводит к потере аппетита и суще­ственному снижению массы тела. Во время экс­педиции на Мак-Кинли в 1992 г. у шести участ­ников среднее уменьшение массы тела составило 6 кг (13,2 фунта). Хотя частично оно отражало общее снижение массы тела и количества вне­клеточной жидкости, у всех шести наблюдали за­метное уменьшение мышечной массы. Как вид­но из табл. 12.3, это было связано со значитель­ным уменьшением площади поперечного сечения как медленно-, так и быстросокращающихся мы­шечных волокон. Вполне логично предположить, что такое снижение мышечной массы связано с потерей аппетита и истощением запасов белка в мышцах. Возможно, будущие исследования со­става тела и питания альпинистов помогут объяс­нить отрицательные воздействия условий высо­когорья на мышцы.

Метаболические характеристики мышц пони­жаются спустя несколько недель пребывания в условиях высокогорья (свыше 2 500 м, или 8 200 футов). На большой высоте (Мак-Кинли или Эве­рест) через 3—4 недели значительно снижается активность митохондрий и гликолитических фер­ментов в мышцах ног (латеральной широкой мыш­це бедра и икроножной). Это указывает на то, что, помимо получения меньшего количества кис­лорода, мышцы в некоторой степени теряют свою способность осуществлять окислительное фосфо-рилирование, а также выполнять аэробную и ана­эробную работу. К сожалению, биопсические ис­следования жителей высокогорья не проводились, поэтому мы не знаем, происходят ли в их мыш­цах какие-либо изменения вследствие прожива­ния в условиях высокогорья.

Адаптационные реакции кардиореспираторной системы

Одним из наиболее существенных изменений вследствие пребывания в условиях высокогорья является увеличение легочной вентиляции как в покое, так и при выполнении физической нагруз­ки. Это обусловлено пониженным содержанием кислорода во вдыхаемом воздухе. На высоте 4 000 м (13 100 футов) вентиляция может увеличиться на 50 % в состоянии покоя и при субмаксималь­ной нагрузке. Однако, как уже отмечалось, по­добная гипервентиляция также способствует раз­грузке СО, и подщелачиванию крови. Чтобы не допустить чрезмерного подщелачивания количе­ство двууглекислой соли в крови быстро умень­шается в первые несколько дней пребывания в условиях высокогорья и остается пониженным на протяжении всего периода пребывания.

Пониженное в первые дни МПК немного по­вышается в последующие несколько недель. От­сутствие улучшения аэробной способности в ус­ловиях высокогорья изучали у бегунов на длин-

252

ные дистанции. Аэробная способность не изменя­лась при нахождении в условиях высокогорья в течение 18— 57 дней [4, 15]. Хотя бегуны, ранее находившиеся в условиях высокогорья, характе­ризовались большей толерантностью к гипоксии, их МПК и результаты в беге не очень существен­но улучшились в результате акклиматизации. Вви­ду изменений в крови, имевших место во время этих относительно продолжительных "визитов" в условия высокогорья, отсутствие улучшений аэроб­ной выносливости оказалось немного неожидан­ным. Возможно, в организме этих тренированных испытуемых уже произошли максимальные трени­ровочные адаптации и дальнейший процесс адап­тации стал невозможным. Или же пониженное /?

"2

в условиях высокогорья не позволило им трени­роваться с такой же интенсивностью и в таком же объеме, как в обычных условиях.

СПОРТИВНАЯ ТРЕНИРОВКА И МЫШЕЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Итак, мы рассмотрели основные изменения, происходящие в организме человека по мере адап­тации к условиям высокогорья, а также то, как адаптационные реакции влияют на осуществле­ние мышечной деятельности в этих условиях. Что же происходит при проведении тренировочных занятий в условиях высокогорья?

Тренировка в условиях высокогорья для улучшения спортивных результатов

Способствуют ли тренировочные занятия, про­водимые в условиях высокогорья, улучшению спортивных результатов в соревнованиях, кото­рые проводятся в обычных (на уровне моря) ус­ловиях? Результаты большинства исследований дали отрицательный ответ. В нескольких иссле­дованиях, где наблюдали улучшение спортивных результатов, испытуемые имели низкий уровень подготовленности до проведения тренировочных занятий в условиях высокогорья. Этот факт не позволяет установить, в какой степени улучше­ние спортивных результатов было обусловлено именно тренировочными занятиями, независимо от действия условий высокогорья.

Исследование спортсменов в условиях высоко­горья связано с определенными трудностями, по­скольку атлеты очень часто оказываются неспособ­ными тренироваться с такой же интенсивностью и в таком же объеме, как в обычных условиях. Кроме того, в условиях среднегорья и высокогорья проис­ходит обезвоживание организма и спортсмены те­ряют чистую массу тела. Эти и другие обстоятель­ства снижают толерантность к интенсивным тре­нировочным занятиям. Таким образом, результаты предыдущих исследований трудно интерпретировать и споры об эффективности тренировок в условиях высокогорья еще не завершились.

Проведение тренировочных занятий в ус - ловиях высокогорья направлено на улуч­шение мышечной деятельности спортсме­нов, занимающихся видами спорта, требу­ющими проявления выносливости. Однако этот вид тренировочных занятий весьма дорогостоящий (переезд, размещение, пи­тание и т. п.), а результаты исследований, проводившихся на спортсменах, занимаю­щихся циклическими видами спорта, не убеждают в его эффективности

В отношении тренировочных занятий, прово­димых в условиях высокогорья, можно сделать следующие предположения. Во-первых, трениров­ка в условиях высокогорья вызывает значитель­ную гипоксию тканей (пониженное снабжение кислородом). Считается, что это — необходимое условие инициации реакции на тренировку. Во-вторых, обусловленное условиями высокогорья увеличение числа эритроцитов и концентрации гемоглобина улучшает кислородтранспортную способность при возвращении в обычные усло­вия. И хотя эти изменения через несколько дней исчезают, тем не менее они дают спортсмену оп­ределенное преимущество.