Глава23. Двигательные функции и физическое здоровье человека (стр. 1 )

463

ГЛАВА23.

ДВИГАТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ И ФИЗИЧЕСКОЕ ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

Двигательные функции, претерпевающие значительные изменения на протяжении индивидуального развития человека, оказывают существенное влияние на резервные возможности практически всех органов и систем орга-низма. Это связано с тем, что эволюционно сложившаяся взаимосвязь мы-шечной и висцеральных систем определяет значение двигательной активно-сти в совершенствовании у человека функций дыхания, кровообращения и крови, обмена веществ и энергии, деятельности желез внутренней секреции, центральной нервной системы и состоянии функций всех сенсорных систем. Следовательно, значение двигательных функций человека в сохранении его физического здоровья заключается не только в их влиянии на работоспособ-ность самих скелетных мышц, но и в положительных воздействиях опорно-двигательного аппарата на функции остальных органов и систем.

23.1. Факторы, определяющие и нарушающие деятельность мышечной системы

Круг факторов, оказывающих отрицательное воздействие на нервно-мышечный аппарат человека и его мышечную работоспособность, ограничен. Естественным и самым сильным фактором, оказывающим во все периоды жизни как отрицательное, так и положительное воздействие на скелетные мышцы и двигательные функции человека, является величша нагрузки на опорно-двигателъный аппарат. Наиболее значительный «удар» по мышеч-ной системе (в любом возрасте) наносит уменьшение физической нагрузки на нее (гипокинезия). На всех этапах онтогенеза человека снижение двигатель-ной активности обусловливает понижение энерготрат, приводящее к тормо-жению процессов окислительного фосфорилирования в мышечных клетках. При этом снижается скорость ресинтеза АТФ в мышцах и уменылается их физическая работоспособность. В миоцитах уменьшаются количество мито-хондрий, их размеры и содержание в них крист. Снижаются активность фос-форилазы А и Б, НАДН2-дегидрогеназы, сукцинат-дегидрогеназы, фермента-тивная активность АТФ-азы миофибрилл. Замедляется скорость распада и синтеза богатых энергией фосфорных соединений, и, следовательно, умень-шается мышечная работоспособность. В наибольшей степени это начинает проявляться в зрелом возрасте (после 35-40 лет). Отсутствие оптимального уровня физической активности у человека (суточные энерготраты меньше 2800-3000 ккал) снижает тонус скелетных мышц, их возбудимость и сократи-тельные свойства, ухудшает способность выполнять высококоординирован-ные движения, уменьшает работоспособность мышц как при динамической,

464

так и при статической работе практичер^и любой интенсивности. Основной причиной снижения работоспособности мышц, особенно малоактивных в те-чение суток, является уменьшение содержания сократительных белков в мы-шечных клетках из-за замедления интенсивнойаытроцессов их синтеза. В ус-ловиях низкой физической активности и, следовательно, снижения интенсив-ности распада макроэргов ослабевает периодическая стимуляция генетиче-ского аппарата клетки, определяющего синтез сократительных белков. За счет снижения активности процессов фосфорилирования в миоцитах замед-ляется синтез белка по схеме «ДНК —> РНК —-> белок». С уменьшением физической активности замедляется выработка гормонов, стимулирующих развитие мышечной ткани (андрогены, инсулин). Этот механизм также при-водит к замедлению скорости синтеза сократительных белков в клетках ске-летных мышц.

Однако не только сниженная физическая активность, но и повышен-ная (гиперкинезия) также является одним из факторов, уменьшающих функ-циональные возможности двигательного аппарата и способствующих разви-тию патологии нервно-мышечной системы. Здесь (в силу специфики задач данной главы и учебника в целом) нет необходимости касаться влияния больших физических напряжений (например, тяжелоатлетов) на развитие па-тологии опорно-двигательного аппарата. Это - предмет спортивной медици-ны. Вместе с тем следует подчеркнуть, что труд миллионов людей связан с необходимостью совершения большого количества (за рабочий день) физиче-ских усилий при небольшой их величине (от 100-500 г до 10-15 кг и больше). Так, например, сборщики электромоторов, контролеры-сортировщики, опера-торы-сборщики автомобильных заводов, сборщики обуви, операторы вычис-лительных клавишных машин, телеграфисты совершают за рабочий день от 40 до 130 тыс. движений пальцами рук. При этом суммарная локальная рабо-та небольших мышечных групп нередко превышает за рабочую смену 100-120 тыс. кгм. Степень развивающегося при таких работах мышечного утом-ления, последующего за ним перенапряжения нервно-мышечного аппарата и профессиональной патологии нервно-мышечного аппарата определяются ко-личеством движений за смену и величиной развиваемого мышцами усилия. Если величина суммарной нагрузки превышает некий пороговый уровень (например, 60-80 тыс. движений пальцев за смену), то в результате происхо-дит снижение мышечной работоспособности и возможно развитие профес-сиональных заболеваний нервно-мышечного аппарата.

На всех этапах онтогенеза человека оптимальная деятельность его опорно-двигательного аппарата или возникающие нарушения мышечных функций во многом зависят от поступления в организм необходимых ему хи-мических субстратов: белков, углеводов, жиров, витаминов и минеральных веществ, т. е. от структуры питанш.

Белки, составляя около 15% веса тела, преимущественно находятся в скелетных мышцах. Пока организм человека не лишен полностью своих ос-новных энергетических субстратов (углеводов и жиров), доля белков в энер-гетическом обеспечении жизнедеятельности не превышает 1-5%. Основное

465

назначение потребления белков сящрит в их использовании в процессе роста и поддержания мышечной и костнои массы, построения клеточных структур, синтеза ферментов. У человека, не выполняющего значительных физических нагрузок, ежедневные цЬ^Ь] белка составляют около 25-30 г. При тяжелой физической работе эта вармчина возрастает на 7-10 г. Необходимая ежеднев-ная норма потребления |рлков наибольшая в периоды роста организма и при выполнении больших физических нагрузок. Минимальное количество бел-ков, потребляемых в день на 1 кг веса тела детьми 4-7 лет, составляет 3,5-4 г; 8-12 лет - 3 г и подростками - 2,-2,5 г. После завершения роста организма необходимо потреблять около 1 г белков на 1 кг веса тела. Для лиц, выпол-няющих тяжелую физическую работу, эта величина должна быть на 20-30% больше. Необходимо помнить, что даже в самых богатых белками продуктах (мясо, яйца) содержание белка не превышает 20-26%. Следовательно, для поддержания полноценного белкового баланса величину потребляемых чело-веком белковых продуктов по сравнению с приведенными выше нормами по-требления белка необходимо увеличйть в 4-5 раз.

Основными источниками энергии при мышечной работе человека яв-ляются углеводы и жиры. При «сгорании» 1 г углеводов освобождается 4,1 ккал энергии, а 1 г жира - 9,3 ккал. Процентное соотношение использования углеводов и жиров при мышечной деятельности человека зависит от мощно-сти работы. Чем она выше, тем больше тратится углеводов, а чем меньше - тем больше окисляются жиры. С содержанием жира, применительно к зада-чам обеспечения энергией работы опорно-двигательного аппарата, на веех этапах онтогенеза особых проблем не возникает, так как имеющееся у ч«ло-века жировое депо способно обеспечить реальные потребности его организма в энергии при работах средней и умеренной мощности в течение многих ча-сов. Несколько сложнее дела обстоят с углеводами.

Дело в том, что работосггособность скелетных мышц находится в пря-мой зависимости от содержания в их волокнах углеводов (гликогена). В нор-ме в 1 кг мышцы содержится около 15-17 г гликогена. В любом возрасте чем больше гликогена содержат мышечные волокна, тем большую работу они способны совершить. Содержание углеводов в мышце зависит от интенсив-ности предшествующей работы (их траты), поступления в организм углево-дов с пищей, продолжительности периода восстановления после физических упражнений. Для поддержания высокой работоспособности человека во всех возрастных периодах общими закономерностями являются: 1) при любом ко-личестве углеводов в ежедневной диете при отсутствии физических упраж-нений содержание гликогена в мышцах меняется незначительно; 2) концен-трация гликогена в мышечных волокнах снижается почти до нуля при интен-сивной работе в течение 40-100 мин; 3) для полного восстановления содер-жания гликогена в мышцах требуется 3-4 суток; 4) возможно увеличение со-держания гликогена в мышцах, а следовательно, и работоспособности на 50-200%. Для этого необходимо выполнить мыщечную работу субмаксимальной мощности (70-80% от МПК) длительностью 30-60 мин (при такой нагрузке

466

гликоген будет в основном израсходован) и затем 2-3 дня использовать угле-воднуюдиету (содержание углеводов в пище до 70-80%).

В обеспечении мышечной деятельности ведущую роль играет АТФ. В то же время ресинтез АТФ и, следовательно, работоспособность мышц во многом зависят от содержания в организме витамшов. При недостатке вита-минов В-комплекса снижается аэробная выносливость человека. Это связано с тем, что среди множества разнообразных функций, на которые влияют ви-тамины этой группы, их роль особенно велика в качестве кофакторов в раз-личных ферментных системах, связанных с окислением продуктов питания и образованием энергии. Так, в частноети, витамин В^ (тиамин) необходим для трансформации пировиноградной кислоты в ацетил-КоА. Витамин В2 (ри-бофлавин) превращается в ФАД, который действует как акцептор водорода во время окисления. Витамин В3 (ниацин) является компонентом НАДФ - кофермента гликолиза. Витамин В^ играет важную роль в метаболизме ами-нокислот (изменении мышечной массы при тренировке) и необходим для об-разования эритроцитов, транспортирующих кислород к мышечным клеткам для процессов окисления. Функции витаминов В-комплекса столь взаимосвя-заны, что дефицит одного из них может нарушить утилизацию других. Не-достаток одного или нескольких витаминов группы В снижает мышечную работоспособность. Дополнительное употребление этой группы витаминов повышает работоспособность только в тех случаях, когда у испытуемых на-блюдался дефицит этих витаминов.

Недостаточное поступление с пищей витамина С (аскорбиновой ки-слоты) также уменьшает мышечную работоспособность человека. Этот вита-мин необходим для образования коллагена - белка, содержащегося в соеди-нительной ткани. Следовательно, он важен для обеспечения нормальной функции (особенно при больших нагрузках) костно-связочного аппарата и сосудов. Витамин С участвует в обмене аминокислот, синтезе некоторых гормонов (катехоламинов, противовоспалительных кортикоидов), в обеспе-чении абсорбции железа из кишечника. Дополнительный прием витамина С повышает мышечную работоспособность лишь в случаях, когда имеет место его дефицит в организме. Витамин Е (альфа-токоферол) способствует увели-чению концентрации креатина в мышцах и развитию ими большей силы. Он обладает также антиоксидантными свойствами. Сведения о влиянии осталь-ных витаминов на работоспособность мышц у нетренированных и у спорт-сменов весьма противоречивы. Однако несомненно, что без приема ежеднев-ной нормы полного комплекса витаминов работоспособность мышц может быть снижена.