Влияние физической нагрузки на физиологию человека: Влияние физической нагрузки на организм человека.

Содержание

Влияние физической нагрузки на организм человека.

Здоровье человека– очень хрупкая система, требующая постоянного контроля и поддержки. Но как правильно о нем заботиться? Поможет ли в этом только правильное питание и укрепление иммунитета? Как подобрать оптимальные физические нагрузки, и нужны ли они вообще? Подобные вопросы часто возникают у малоподвижных людей. Говоря о пользе физической активности, нужно отметить, что важна её интенсивность, частота, работа над мышцами и скелетом.

Спорт – залог здоровья!

Регулярные физические нагрузки – это основа правильного образа жизни и залог отсутствия проблем со здоровьем в преклонном возрасте. Люди, которые не пренебрегают занятиями физкультурой и спортом, меньше болеют, поскольку их иммунитет более эффективно борется с вирусами и возбудителями различных заболеваний, редко страдают избыточным весом и лучше справляются со стрессами и житейскими проблемами. Во время занятий в организме человека происходит выработка эндорфинов, что положительно влияет на сердечно-сосудистую и нервную системы. Общая выносливость повышается, снижается содержание холестерина в крови, также снижается риск заболеть бронхолегочными недугами – ведь легкие у тренированных людей сильнее и выносливее.

Никакое лекарство не способно расширить кровеносные сосуды на длительное время и так сильно, как работа мышц.

Именно при физической нагрузке, через кровь к нашим органам поступают все необходимые питательные вещества, в том числе и кислород, что способствует их нормальной работе.

Сколько в последнее время открыто заболеваний, связанных с гиподинамией, начиная от ожирения и заканчивая заболеваниями сердечно-сосудистой системы и опорно-двигательного аппарата. Наш современный образ жизни к этому особенно располагает. В основном дома и на работе мы большую часть времени проводим сидя или перед телевизором, или за компьютером.

Виды спорта, полезные для здоровья

Самыми полезными видами спорта можно назвать те, которые ставят своей целью общее укрепление и оздоровление организма и всех его систем, а не направлены на достижение различных рекордов и преодоление трудностей.

Гимнастикаявляется одним из таких замечательных видов спорта. Сюда можно отнести не только саму гимнастику во всех ее разновидностях (художественная, утренняя, ритмическая гимнастика и так далее) но и направления, возникшие на стыке нескольких оздоровительных систем: фитнес, пилатес, аэробика, йога, ушу.

Данные виды физической нагрузки хороши тем, что в том или ином виде подходят практически всем без исключения: подобрать комплекс упражнений можно как для ребенка, так и для пожилого человека, при этом учитывая особенности каждой возрастной категории.

Плавание— многие доктора считают, что это самый полезный вид спорта. И с этим трудно не согласиться. Помимо увеличения общей выносливости, занятия плаванием положительно влияют на состояние дыхательной и сердечно-сосудистой системы. Для нервных, подверженных стрессам людей оно и вовсе незаменимо: борется с усталостью и раздражительностью, нормализует общий эмоциональный фон и способствует повышению стрессоустойчивости.

Бег– еще один очень полезный вид физической нагрузки, который задействует все группы мышц. Бег трусцой является хорошей профилактикой гипертонической болезни, но может быть противопоказан людям, которые уже имеют проблемы с сердцем. В целом, бег мягко воздействует на организм, стимулирует кровоснабжение и активно используется в программах снижения веса.

Помимо очевидной пользы для физического здоровья, занятия спортом способны излечить многие психологические проблемы. Бессонница и раздражение по пустякам практически не посещают активных приверженцев здоровых физических нагрузок, а уверенность и сила воли способствуют не только успеху в спорте, но и во всех жизненных сферах. Нет ничего удивительного в том, что физически развитые люди ощущают, куда большую уверенность в себе и своих силах по сравнению с людьми, которые с физической культурой не дружат.

Правила занятий спортом для укрепления здоровья

Принимая решения заняться физкультурой или спортом, следует учитывать многие факторы: возраст, наличие хронических заболеваний, степень физической подготовки, количество времени, которое планируется затрачивать на тренировки и многое другое.

Среди главных правил для эффективных тренировок можно выделить следующие:

постановка четкой цели;
регулярность;
терпение;
отсутствие противопоказаний для занятий.

Если целью является избавление от лишнего веса, тренировки должны быть длительными и частыми, однако длительность следует наращивать постепенно. Для поддержания хорошей физической формы и общего оздоровительного действия на организм будет достаточно и двух тренировок в неделю средней интенсивности по 40-60 минут. При условии, конечно же, регулярных занятий.

Возраст также имеет значение

В 20-30 лет целесообразны силовые тренировки, упражнения на гибкость и разработку суставов, координацию. Танцы, аэробика, фитнес, бокс – молодежь с легкостью найдет себе занятие по душе.
К 40 годам следует задуматься о здоровье спины, поэтому йога и пилатес станут наилучшим выбором. Можно включить в программу тренировок кардиотренажеры.
После 50 лет можно порекомендовать ходьбу и аккуратные равномерные нагрузки в зале.

Более подробно обо всех особенностях и нюансах должны поведать инструктора при личном контакте, ведь каждый отдельный человек по-своему уникален.

Физическая активность – отличный помощник в борьбе за прекрасную фигуру и отменное здоровье, а соблюдение нехитрых правил поможет в разы повысить эффективность занятий и сохранить хорошее самочувствие во время и после тренировки. Умеренные нагрузки необходимы человеку. Чем они эффективнее, тем выше потенциал, на который способен организм.

Человек — сам творец своего здоровья, за которое надо бороться. С раннего возраста необходимо вести активный образ жизни, закаливаться, заниматься физкультурой и спортом, соблюдать правила личной гигиены, словом, добиваться разумными путями подлинной гармонии здоровья.

Влияние физических нагрузок на организм | Статья по физкультуре:

Физические упражнения – необходимый компонент в самосовершенствовании, как средство сохранения здоровья и работоспособности. Воздействие комплекса физических упражнений на организм улучшает его физическое состояние, деятельность сердечно-сосудистой системы и опорно-двигательного аппарата. В статье проанализированы особенности влияния физических нагрузок на организм человека. Рассмотрены виды физических нагрузок и какие действия они оказывают на организм. Представлены данные о положительном влиянии физической культуры на состояния человека и данные о причинах пассивного отношения к занятиям физической культурой.

Для чего нужны физические нагрузки современному человеку.

Человек, который долгое время находится без необходимых физических нагрузок, почувствует слабость, его органы становятся нетрудоспособными, организм человека истощается. Как мы знаем, что космонавты, которые долгое время находятся в невесомости, после возвращения на землю они не были в состоянии ходить или бегать. Это является причиной того, что, если человек долгое время не делает физические нагрузки, нервно-мышечный аппарат, который обеспечивает вертикальное положение тела и двигательную активность, теряет свои способности. Другие органы и системы тоже подвергаются опасности. Нарушения в работе организма, а именно разные виды болезней появляются непосредственно из-за нехватки необходимой физической нагрузки. Нарушение обмена веществ в организме происходит из-за гиподинамии, которая влияет на работу сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Затем снижается иммунитет, увеличивается риск простудных или инфекционных заболеваний.

Влияние физических нагрузок различной направленности на организм человека.

Аэробные нагрузки (кардио-нагрузки) — благоприятно воздействуют на работу сердечно-сосудистой и дыхательной системы. К аэробным нагрузкам относятся упражнения, выполняющиеся регулярно на протяжении достаточно длительного времени. Для того, чтобы получить положительные изменения в организме, необходимо заниматься аэробными нагрузками не менее 30-ти минут. К таким нагрузкам относятся — бег, ходьба на лыжах, велосипеде, плавание, гребля, и другие упражнения циклического характера.

Аэробные нагрузки помогают человеку усвоить кислород, увеличивают промежуток капиллярного русла, а у сосудов увеличивается прочность и

эластичность. Благодаря этим изменениям, работа сердца, непосредственно, становится более экономичной, уменьшается риск появления сердечно-сосудистых заболеваний. Также, регулярные, физические нагрузки препятствуют набору лишнего веса и появлению новых жировых отложений, так как аэробные нагрузки сжигают очень много калорий. Кроме того, легкие аэробные нагрузки помогают снимать стресс быстрее, чем любые лекарственные препараты, а частые физические упражнения на свежем воздухе, в любое время года, помогут вам выработать стойкий иммунитет к любым простудным заболеваниям.

Силовые нагрузки способствуют укреплению всех частей опорно-двигательного аппарата. Непосредственно, благодаря физическим нагрузкам, у человека формируется мышечный корсет, часто способствует формированию правильной осанки, она же создает благоприятные и удобные условия для деятельности внутренних органов. В процессе выполнения физических упражнении, укрепляются все мышцы плечевого пояса и ног, мы увеличиваем продолжительность активной жизни и способствуем замедлению процесса старения организма.

Упражнения направленные на растягивание помогают сохранить гибкость, и эластичность мышц и связок, что способствует защите от травм опорно-двигательный аппарат. Помимо этого, процедуры на растяжку и гибкость считаются хорошим методом возобновления, после физических нагрузок. Растягивая мышцы, мы даем сильный поток импульсов к отделу головного мозга, который отвечает за данную группу мышц, и активизируем ответный импульс, нацеленный на возобновление трудоспособности. Поэтому же принципу действует и в случае растягивания и скручивания позвоночника. Как известно, с позвоночника отходят нервные рецепторы почти на все внутренние органы, и процедуры на растягивание и скручивание позвоночника способствует нормализации деятельности организма в целом.[3]

Что же происходит в организме под действием физических нагрузок.

Благодаря физическим нагрузкам активизируется деятельность всех систем организма. Первым делом, они влияют на работу опорно-двигательного аппарата. Физические нагрузки активизируют обменные процессы в мышцах, связках и сухожилиях, что предотвращает появление ревматизма, артрозов, артритов и других дегенеративных изменений во всех звеньях, которые обеспечивают двигательную функцию.

Сердечно-сосудистая система – регулярная работа мышц способствует улучшению работы сердца, заставляет сердце работать активнее, увеличивает количество гемоглобина и эритроцитов. Человек, который тренируется активно, может длительное время заниматься физическими упражнениями. Мышцы получают больше крови, и скорость тока крови повышается. Благодаря этому мышцы снабжаются питательными веществами и кислородом. Также кровь в легких более насыщенная кислородом. Количество сокращений у тренированных людей меньше и пульс реже, что способствует отдуху сердечной мышцы. Работа сердечно-сосудистой системы благодаря занятию физической культурой и спортом становится активнее и лучше регулируется нервной системой. [2].

Нервная система – физические упражнения активизируют нервные процессы возбуждения и торможения в коре больших полушарий и в других отделах нервной системы. Процесс торможения легче переходит в процесс возбуждения. Люди, которые длительное время занимаются физическими упражнениями, имеют нервную систему, легко адаптируемую к новым нагрузкам и способствующее работе опорно-двигательного аппарата. Заметно улучшается дыхание, так как при нагрузке мы употребляем больше кислорода, что делает дыхание частым и глубоким.

У людей, регулярно занимающихся физической культурой и спортом, улучшается состав крови. Под воздействием физических нагрузок в крови увеличивается количество эритроцитов и лимфоцитов, в результате которых увеличиваются защитные функции в организме, укрепляя иммунитет. «Улучшается работа почек, и нормализуется количество сахара в крови».

Физические нагрузки хорошо влияют и на поддержание правильной красивой осанки. Опорно-двигательный аппарат значительно улучшается: кости, связки и сухожилия становятся прочнее. Регулярные тренировки положительно влияют на развитие в детском и подростковом возрасте, а в зрелом и пожилом возрасте позволяют надолго сохранить стройность и красоту. Физические упражнения, такие как плавание и гимнастика, способствуют исправлению осанки.

Давайте рассмотрим, как влияют на организм человека физические нагрузки различной направленности.

Таким образом, чтобы физические упражнения на ваш организм повлияли только с хорошей стороны, необходимо при занятиях соблюдать некоторые правила. Очень важно следить за состоянием здоровья, чтобы не причинить вреда. Если у вас имеются проблемы с сердечно-сосудистой системой, то вам противопоказаны силовые упражнения, так как они могут привести к ухудшению работы сердца. Не рекомендуется заниматься спортом сразу после болезни. Необходимо выдержать какой-то срок, чтобы организм восстановился, только тогда вы получите пользу от физических упражнений.

Роль физических нагрузок для организма человека переоценить трудно. Их влияние на качество и продолжительность существования настолько огромно, что можно уверенно говорить про их необходимость. Очень приятно констатировать факт, что процент людей, которые это осознают и понимают, каждый день увеличивается, о чём свидетельствует увеличивающийся интерес к занятиям спортом и активному отдыху.

Древнегреческий историк Плутарх говорил: «Кто рассчитывает обеспечить себе здоровье, пребывая в лени, тот поступает так же глупо, как и человек, думающий молчанием усовершенствовать свой голос».

Вот мнение хорошо знакомого писателя Николая Островского: «Труд – это благородный исцелитель от всех недугов. Нет ничего радостнее труда». А Михаил Иванович Калинин в своей статье «Мои пожелания пионерам и школьникам» рекомендовал «так организовать свою учебу, свой день, чтобы успевать и отлично учиться, и гулять, и играть, и заниматься физкультурой».

Как видим, влияние физических нагрузок на организм действительно существенно и об этом известно уже давно.

Мышечные, физические движения необходимы не только растущему организму, но и всем людям.

Давайте представим себе мышцу взрослого человека. Он уже не растет, установились длина его тела, размеры органов, стал постоянным его вес. Но вот он решил заниматься спортом, систематически тренироваться: в его доме появился эспандер, гантели, в спортивном зале он работает со штангой, гирями, заставляет свои мышцы напрягаться, сокращаться, преодолевать сопротивление. И человек начинает явственно ощущать, что действительно «работа строит орган»!

Влияние физических нагрузок на мышцы

Под влиянием физических нагрузок мышцы крепнут, становятся более сильными, увеличиваются в размерах.

Всякая деятельность, в том числе и мышечная, всегда сопровождается Интенсивность обменных процессов возрастает во много раз.

Ученые подсчитали, что в мышце, находящейся в покое, насчитывается от 30 до 80 сосудов-капилляров на площади 1 квадратный миллиметр. А при выполнении физической работы число этих нитевидных кровеносных сосудиков увеличивается в 100 раз! Более того, каждый капилляр сам в 2 раза увеличивается в своем диаметре. Во много раз при этом возрастает и насыщение крови кислородом. В покое человек поглощает за минуту 5–8 литров воздуха, из которых в кровь поступает 150–200 кубических сантиметров кислорода. Во время физической работы человек вдыхает за минуту 40–100 литров воздуха, а в кровь поступает до 3–5 литров кислорода. Это в 20–40 раз больше, чем в спокойном состоянии. Улучшается питание кислородом, конечно, не только мышц, но и всего организма.

Таким образом, под влиянием физических нагрузок сила мышц увеличивается.

При правильном чередовании работы и отдыха переутомления не наступает, работоспособность сохраняется дольше. Иначе говоря, рабочие возможности (потенциалы) мышцы увеличиваются. Если такая работа повторяется регулярно (что бывает во время тренировок) и длительно, часть энергетических веществ затрачивается на увеличение объема и другие изменения мышечных волокон.

Так, у тяжелоатлетов, борцов поднимание тяжестей, борьба увеличивают массу и силу мышц. У фигуристов, гимнастов увеличение массы мышц меньше, зато мышцы приспосабливаются к работе, требующей ловкости и точности. Мышцы ног стайера, например, «умеют» выполнять работу, требующую умеренной силы, но продолжающуюся многие часы.

Влияние физических нагрузок на организм проявляется в следующем:

— увеличивается сила мышц;

— улучшается состояние сердечно-сосудистой системы;

— нормализуется дыхание;

— снижается риск многих болезней;

— улучшается фигура тела человека;

— уменьшается лишний вес;

— появляется чувство легкости, быстроты и молодости;

затратой энергии, энергетических веществ.

— улучшает обмен веществ.

Влияние отсутствия физических нагрузок на организм

Но вот человек бросил тренироваться. Прекращается рост его мышц, они слабеют, начинается своеобразный процесс перерождения. Спортсмены, которые перестают заниматься спортом, обычно толстеют: их мышцы, не получающие прежней нагрузки, зарастают жиром. Даже походка изменяется – перестает быть легкой, пружинистой, свободной.

А вот что происходит, когда мышцы ног или рук вынуждены длительное время быть в неподвижном состоянии, например при переломах костей когда на поврежденную конечность накладывают гипсовую повязку, при поражении двигательных нервов. В таких случаях, если человек лежит без движения много недель, месяцев, а то и лет, мышцы конечности уменьшаются в размерах, как говорят, «высыхают». Такой процесс обратного развития, резкого похудания, уменьшения размера органа, носит название атрофии, она наступает в результате бездеятельности, неподвижности. Что-то подобное происходит и при малоподвижном образе жизни, например, когда человек очень часто и долго работает за компьютером. Этот процесс происходит значительно медленнее и зачастую не доходит до своей критической фазы. Но изменения внешне очень даже заметны.

При отсутствия физических нагрузок орган не работает и организм не может обеспечить достаточного питания мышце, не в состоянии усилить при необходимости обмен веществ или снабжение кислородом. А ведь нашему организму сплошь да рядом приходится мобилизовать свои силы, когда, например, возникнет необходимость пробежать полкилометра или километр, переплыть студеную реку, преодолеть крутую гору.

Организм любого животного, обреченного на бездеятельность, дряхлеет и может не справиться вследствие этого с непривычной нагрузкой.

Рассказывают, что много веков назад в одном из юго-западных королевств Европы был установлен День птиц. В этот теплый, летний день съезжались во дворец к королю любители певчих птиц. Сначала устраивались своеобразные «птичьи концерты», а потом птиц выпускали на волю. Но привыкшие жить в клетках, разучившиеся летать крылатые певцы погибали на глазах у своих хозяев.

Без привычки, то есть выработки навыков, определенной закаленности, наш организм не выдержит непосильной нагрузки. Вспомните греческого воина Фейдиппида: он умер, принеся своим землякам радостную весть о победе. Он никогда раньше не бегал так быстро и так долго. Не был достаточно подготовлен и тренирован его организм, чтобы справиться с выпавшей на его долю нагрузкой.

Всем знакомо изречение: «В здоровом теле здоровый дух». А быть здоровым – это значит быть гармонически развитым, уметь преодолевать трудности. Вот тут-то и становится понятным огромное значение физической культуры и спорта, особенно для растущего и развивающегося организма.

Физиология, физические упражнения — StatPearls — NCBI Bookshelf

Введение

По сравнению с нашим состоянием покоя физические упражнения предъявляют организму более высокие требования. В покое наша нервная система поддерживает парасимпатический тонус, который влияет на частоту дыхания, сердечный выброс и различные обменные процессы. Упражнения стимулируют симпатическую нервную систему и вызывают комплексную реакцию организма; Этот ответ работает для поддержания надлежащего уровня гомеостаза для увеличения потребности в физических, метаболических, дыхательных и сердечно-сосудистых усилиях.

Проблемы, вызывающие озабоченность

Сердечно-сосудистые заболевания остаются распространенной проблемой среди наших пациентов, несмотря на достижения в методах профилактики и лечения. Основные факторы риска включают гиперхолестеринемию, гипертонию, диабет, ожирение и употребление табака; эти упомянутые факторы риска охватывают почти 50% доли смертности. Отсутствие физических упражнений, как правило, усугубляет вредное воздействие этих факторов риска, в то время как внедрение физических упражнений в повседневную жизнь снижает уровень смертности. В частности, отсутствие физических упражнений напрямую связано с ожирением, а также играет роль в развитии диабета и гипертонии.[1][2][3]

Исследования показывают, что физические упражнения в сочетании с другими модификациями образа жизни могут снизить риск гипертонии независимо от врожденной генетической предрасположенности; Кроме того, было показано, что физические упражнения повышают чувствительность к инсулину при лечении диабета.

Здоровая масса тела может быть достигнута путем изменения образа жизни для дальнейшего снижения смертности от сердечно-сосудистых заболеваний.
Поскольку физические упражнения являются неинвазивным и немедикаментозным вмешательством, они играют ключевую роль в обеспечении доступности и повышении качества жизни.

Клеточный

Переходя от общей анатомии к клеточной анатомии, мы начинаем с уровня скелетных мышц. В каждой скелетной мышце есть сотни мышечных волокон, которые разделены организованным линейным образом. Они работают в тандеме, чтобы укоротить мышцу при сокращении.

Наружный слой мышцы — эпимизий. Внутри этого слоя мышечные волокна объединены в мышечные пучки. Глубже этого находится перимизиальный слой, который охватывает эндомизиальный слой, который в конечном итоге содержит отдельные мышечные волокна (также известные как миоциты).

На уровне мышечного волокна находится сарколемма (плазматическая мембрана мышечного волокна). Саркоплазма аналогична цитоплазме, а саркоплазматический ретикулум подобен гладкому эндоплазматическому ретикулуму. Наконец, у нас есть миофибриллы, состоящие из сократительных актиновых и миозиновых нитей.

При этом функциональной единицей миофибриллы является саркомер. Он состоит из организации сократительных миофиламентов. Этими миофиламентами являются актиновая нить (тонкая нить) и миозиновая нить (толстая нить). Один саркомер определяется как нити между двумя Z-дисками. В центре саркомера находится М-линия, которая закрепляет толстые миозиновые филаменты. I-диск представляет собой область, примыкающую к Z-линиям, где миозиновые филаменты не перекрываются с актиновыми филаментами. Саркомеры расположены встык по всей длине мышечного волокна, и синхронизированное сокращение каждой единицы вызывает видимое мышечное сокращение.

Вовлеченные системы органов

Физическая активность в виде упражнений вызывает скоординированный ответ многих систем органов.[7][8][9][10]

Опорно-двигательный аппарат

Опорно-двигательный аппарат на первом месте.

Три типа мышечных волокон имеют разные характеристики.

Более высокая активность миозин-АТФазы прямо пропорциональна более высокой скорости сокращения мышц, в то время как более высокая окислительная способность связана с утомляемостью.

Волокна типа I известны как медленно сокращающиеся волокна. Эти волокна имеют обильные митохондрии и миоглобин с большим кровоснабжением.

Обладают низкой активностью миозин-АТФазы, высокой окислительной способностью, низкой гликолитической способностью.
Устойчивы к утомлению
Эти волокна преобладают в постуральных мышцах, поскольку они обеспечивают небольшую силу, но не так быстро утомляются, как другие.

Волокна типа IIa известны как быстросокращающиеся окислительные волокна.

Обладают высокой активностью миозин-АТФазы, высокой окислительной, высокой гликолитической способностью.
Относительно устойчивы к утомлению
Эти волокна задействуются для выполнения силовых упражнений, требующих продолжительных усилий, таких как поднятие тяжестей на несколько повторений.

Волокна типа IIa занимают промежуточное положение между медленными, но устойчивыми к утомлению волокнами типа I и быстрыми, но склонными к утомлению волокнами типа IIb.

Волокна типа IIb известны как быстросокращающиеся гликолитические волокна.

Обладают высокой активностью миозин-АТФазы, низкой окислительной, высокой гликолитической активностью.
Быстрая утомляемость
Эти волокна задействуются для высокоинтенсивных кратковременных упражнений, таких как спринты с полной нагрузкой.

С введением упражнений с постепенной перегрузкой можно ожидать гипертрофии волокон скелетных мышц, то есть увеличения их диаметра и объема.

Сокращение мышц воздействует на скелет и инициирует движение. Когда к мышцам со временем прикладывается прогрессивная сила, они адаптируются к возрастающей нагрузке.

Сателлитные клетки играют роль в этом процессе восстановления и роста. Процесс упражнений, будь то бег на длинные дистанции или пауэрлифтинг, создает нагрузку на мышечные волокна и кости, что вызывает микроразрывы и травмы. В ответ на это сателлитные клетки активируются и мобилизуются для регенерации поврежденной мышечной ткани. Этот процесс стал возможен благодаря донорству дочерних ядер от сателлитных клеток после размножения и слияния. Кости со временем увеличат свою минеральную плотность, чтобы справиться с этой растущей нагрузкой.

Система кровообращения

Система кровообращения играет решающую роль в поддержании гомеостаза во время физических упражнений.

Чтобы приспособиться к повышенной метаболической активности в скелетных мышцах, система кровообращения должна должным образом контролировать транспорт кислорода и углекислого газа, а также помогать буферизовать уровень pH активных тканей. Это действие достигается за счет увеличения сердечного выброса (увеличение частоты сердечных сокращений и ударного объема) и модуляции микроциркуляции. Также действие местных вазомедиаторов, таких как оксид азота из эндотелиальных клеток, способствует обеспечению адекватного кровотока.

Кровоток предпочтительно направляется от желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и почечной системы к активным мышцам за счет избирательного сужения и расширения капиллярного русла. Этот усиленный кровоток в скелетных мышцах обеспечивает поступление кислорода и способствует удалению углекислого газа. Повышенная метаболическая активность увеличивает концентрацию углекислого газа и сдвигает pH влево, что дополнительно способствует извлечению эритроцитами углекислого газа (CO2) и выделению кислорода (O2). На механическом уровне эритроциты, которые находились в циркуляции в течение длительного времени, как правило, менее податливы, чем более молодые эритроциты, а это означает, что во время физической нагрузки старые эритроциты могут подвергаться внутрисосудистому гемолизу при прохождении через капилляры в сокращенных мышцах. Эта активность приводит к среднему снижению возраста эритроцитов, поскольку более молодые эритроциты имеют более благоприятные реологические свойства. Более молодые эритроциты также имеют повышенное выделение кислорода по сравнению со старыми эритроцитами. Упражнения повышают уровень эритропоэтина (ЭПО), что приводит к увеличению производства эритроцитов. Оба эти фактора улучшают снабжение кислородом во время тренировки. Со временем васкуляризация мышц также улучшается, что еще больше улучшает газообмен и метаболические способности.

Дыхательная система

Дыхательная система работает совместно с сердечно-сосудистой системой. Легочный контур получает почти весь сердечный выброс. В ответ на увеличение сердечного выброса перфузия увеличивается в верхушке каждого легкого, увеличивая доступную площадь поверхности для газообмена (уменьшение альвеолярного мертвого пространства).

За счет большей площади альвеолярной поверхности, доступной для газообмена, и увеличения альвеолярной вентиляции за счет увеличения частоты и объема дыхания можно поддерживать баланс газов крови и рН.

Если говорить более подробно, CO2 является одним из продуктов метаболизма мышечной деятельности.

CO2 уносится из периферических активных тканей в различных формах. Большая часть транспортируется в форме бикарбоната, но часть также перемещается в виде растворенного СО2 в плазме и в виде карбаминогемоглобина в эритроцитах.

CO2 легко растворяется в цитозоле эритроцитов, где на него действует карбоангидраза с образованием угольной кислоты. Затем угольная кислота самопроизвольно диссоциирует на ион водорода и бикарбонат.

После переноса в легкие, в среду с высоким содержанием кислорода (эффект Холдейна), эта реакция катализируется в противоположном направлении, чтобы полностью измениться и произвести CO2, который выдыхается и удаляется из организма.

При упражнениях более высокой интенсивности объем углекислого газа (VCO2), выводимого в единицу времени, поддерживается за счет уменьшения альвеолярного мертвого пространства и увеличения дыхательного объема, как упоминалось ранее.

Эндокринная система

Уровни кортизола, адреналина, норадреналина и дофамина в плазме увеличиваются при максимальных физических нагрузках и возвращаются к исходному уровню после отдыха. Увеличение уровней согласуется с усилением активации симпатической нервной системы организма.
Гормон роста вырабатывается гипофизом для усиления роста костей и тканей.
Чувствительность к инсулину повышается после длительных упражнений.
Уровень тестостерона также повышается, что приводит к усилению роста, либидо и настроения.

Функция

Упражнения продемонстрировали множество преимуществ для здоровья.[11][12] Благодаря функциональным упражнениям мы можем увидеть преимущества в, но не ограничиваясь:

Познание: Исследования показали, что тренирующиеся субъекты имеют более высокие показатели концентрации, чем не тренирующиеся субъекты.
Гибкость и подвижность
Здоровье сердечно-сосудистой системы
Улучшение гликемического контроля и чувствительности к инсулину
Повышение настроения
Снижение риска рака
Повышение минеральной плотности костей

Благодаря правильно выполненной программе упражнений организм адаптируется и становится более эффективным при выполнении различных упражнений.

Некоторые из этих адаптаций:

Опорно-двигательный аппарат

Повышение перфузии мышечных капилляров
Увеличение силы за счет мышечной гипертрофии
Increased endurance due to increased muscular mitochondrial content
Increased bone density

Cardiovascular

Improved contractility
Increased blood vessel diameter
Increased capillary density
Improved вазодилатация
Снижение среднего АД в покое или при субмаксимальной активности за счет повышения работоспособности

Механизм

Чтобы мышцы сокращались, организм должен гидролизовать аденозинтрифосфат (АТФ) для получения энергии. То, как мышцы поддерживают уровень АТФ, зависит от состояния организма.

Мышцы могут утилизировать глюкозу или гликоген как аэробным, так и анаэробным образом. Гликолитическая энергетическая система имеет тенденцию приводить к накоплению лактата и последующему снижению рН в мышечной ткани, особенно в анаэробных условиях.

Аэробный метаболизм обычно используется в таких упражнениях, как ходьба, в то время как анаэробный метаболизм участвует в высокоинтенсивных видах деятельности, таких как поднятие тяжестей.

Основным источником АТФ для клеток является путь окислительного фосфорилирования; это часть аэробного пути, который происходит на внутренней митохондриальной мембране и производит гораздо больше АТФ, чем другие метаболические пути.

Комплекс I: Получает электроны от НАДН.
Комплекс II: Получает электроны от сукцината; электроны от НАДН и сукцината переносятся коферментом Q10 на комплекс III
Комплекс III: отсюда электроны переносятся цитохромом С на комплекс IV
Комплекс IV: Электроны этой субъединицы принимаются кислородом, что дает воду.
Комплекс V: АТФ образуется, когда протоны движутся обратно по градиенту электронов.

Во время высокоинтенсивных упражнений, таких как HIIT (высокоинтенсивные интервальные тренировки) или интенсивных силовых тренировок, циклы мышц через АТФ происходят довольно быстро, что приводит к накоплению АДФ. Фосфокреатин может отдавать фосфатную группу АДФ для регенерации дополнительного АТФ, который дает мышечную энергию. Креатинкиназа катализирует эту реакцию.

Во время отдыха и упражнений низкой интенсивности мышцы могут использовать жирные кислоты в качестве субстрата для производства энергии. Жирные кислоты со средней длиной цепи подвергаются бета-окислению в митохондриальном матриксе. Длинноцепочечные жирные кислоты необходимо транспортировать из цитозоля в митохондрии с помощью карнитина.

Когда двигательная единица получает сигнал возбуждения, окончание аксона высвобождает ацетилхолин, нейротрансмиттер, на рецепторы сарколеммы. Этот сигнал открывает потенциалзависимые каналы и создает потенциал действия, который проходит по Т-трубочкам, чтобы провести скоординированный сигнал глубоко в мышцу. Когда эта деполяризация достигает саркоплазматического ретикулума, это вызывает высвобождение хранящихся в нем ионов кальция.

Когда эти ионы кальция высвобождаются, они связываются с тропонином С в саркоплазме, что инициирует разблокировку сайта связывания актина на миозине за счет тропомиозина. По сути, кальций связывается с тропонином, что вызывает отсоединение тропомиозина от участка связывания актина и миозина, обнажая участок, что теперь позволяет связывать актин и миозин вместе, что создает сократительную силу и укорачивание саркомерной единицы. АТФ гидролизуется до АДФ и фосфата, когда головка миозина вызывает это сокращение. Чтобы выйти из сокращенного состояния, АТФ должна связаться с миозином, что вызывает высвобождение участка актина и возврат миозина в высокоэнергетическое состояние. Эта модель укорочения и удлинения объясняется теорией скользящих филаментов, согласно которой актиновые и миозиновые филаменты скользят относительно друг друга, сокращая длину саркомера. Существует несколько различных типов мышечных сокращений.

Изометрическое сокращение: мышца активно сокращается, но ее длина не изменяется из-за действия равных и противоположных сил в противоположных направлениях.

Удержание положения планки или переноска продуктов с рукой, наполовину согнутой и удерживаемой в этом положении.

Концентрическое сокращение: Мышца активно сокращается и ее длина уменьшается из-за большей мышечной силы по сравнению с противодействующей силой, которая приближается к ее прикреплению и началу.

Сгибание рук с гантелями, жим лежа, приседания

Эксцентрическое сокращение = мышца активно сокращается, но продолжает увеличивать свою длину; мышца сокращается с меньшей силой, чем ее противодействующая сила.

«Негативная» часть упражнения, упомянутого выше сгибание рук и разгибание грудных мышц), а также часть приседания с опусканием из положения стоя в положение приседа

Связанные исследования

Толерантность к физическим нагрузкам может быть полезным показателем сердечно-сосудистой и легочной функции. Нарушение толерантности к физической нагрузке может отражать дисфункцию любой из вовлеченных систем органов. Появление симптомов во время контролируемого теста с физической нагрузкой может свидетельствовать о таких состояниях, как стенокардия, заболевание периферических сосудов или даже астма, вызванная физической нагрузкой. Часто тщательный сбор анамнеза пациента также может рекомендовать эти состояния, но тест с физической нагрузкой под наблюдением может быть гораздо более объективным.

В ходе опроса для количественной оценки толерантности к физическим нагрузкам медицинский работник может спросить, сколько лестничных пролетов пациент может выдержать, или сколько кварталов он может пройти без остановки. Важно отметить временные рамки, в течение которых могут происходить изменения толерантности к физической нагрузке. Острые и хронические изменения дееспособности могут указывать на различную этиологию заболевания.

VO2 – это потребление кислорода, которое можно объяснить уравнением Фика.

Это уравнение утверждает, что VO2 = [Сердечный выброс] x [Разница в артериальном и венозном уровнях кислорода].

VO2max является мерой аэробной физической нагрузки, определяемой как наивысшая скорость поглощения кислорода, которую человек может поддерживать во время интенсивной активности.

VO2max (в л кислорода в минуту) можно измерить, попросив субъекта выполнять упражнения на беговой дорожке или велосипеде с возрастающей интенсивностью. Во время тренировки потребление кислорода рассчитывается путем измерения объемов и концентраций вдыхаемого и выдыхаемого газа.

По мере того, как пациенты тренируются и тренируются, их VO2max может улучшаться, но это, как правило, является функцией доставки кислорода, а не экстракции кислорода скелетными мышцами. Благодаря тренировке доставка кислорода улучшается в результате увеличения сердечного выброса и плотности капилляров.

Мотивированные пациенты без симптомов могут воспроизвести VO2max во время тестирования. Симптоматические пациенты с застойной сердечной недостаточностью (ЗСН) или хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) могут быть не в состоянии полностью достичь VO2Max. В таких случаях мы можем использовать тест 6-минутной ходьбы в качестве стандартной меры.

Симптомы физической нагрузки, такие как одышка, стенокардия, учащенное сердцебиение или перемежающаяся хромота, предполагают наличие заболевания, требующего обследования.

Патофизиология

У пациентов, которые прилагают разумные усилия во время теста и достигают нормального VO2peak (хорошее усилие без достижения VO2max), которые утверждают, что одышка или утомляемость были их ограничивающим фактором во время нагрузки, мы можем предположить, что они имеют нормальную толерантность к нагрузке.

В этом случае мы можем предположить, что сердечно-легочные заболевания, такие как ЗСН, интерстициальное заболевание легких (ИЗЛ) или ХОБЛ, отсутствовали. При тестировании этих пациентов мы с большей вероятностью увидим аномальный пик VO2 со значительной одышкой.

При легочных заболеваниях, таких как ХОБЛ и ИЗЛ, непереносимость физической нагрузки может быть связана с нарушением газообмена, являющимся ограничивающим фактором.

Бронхоспазм, вызванный физической нагрузкой (астма, вызванная физической нагрузкой), является еще одной легочной патологией, которую следует учитывать. Он проявляется затрудненным дыханием и хрипами во время или после физической нагрузки. Объективно на это может указывать снижение ОФВ1 более чем на 10% по сравнению с исходным уровнем.

При сердечных заболеваниях, таких как пороки клапанов, ЗСН или ИБС, упражнения могут быть особенно опасны. Повышенная нагрузка на сердце может привести к перенапряжению миокарда. Эта проблема обостряется в условиях высокой температуры или высокой влажности. В ответ на нарушение испарительного охлаждения будет происходить вазодилатация для снижения температуры тела, что приводит к компенсаторному увеличению частоты сердечных сокращений, что вызывает дополнительную нагрузку на ткань миокарда.

Непереносимость физической нагрузки также может возникать из-за метаболически/структурно дисфункциональной мышечной ткани. Миопатии предполагаются при отсутствии каких-либо серьезных сердечно-легочных проблем. Миопатии могут проявляться мышечными спазмами или болью и в некоторых случаях диагностируются с помощью биопсии или генетического тестирования.

Непереносимость физической нагрузки при тестировании может быть результатом слабых усилий или чрезмерного восприятия ограничивающих симптомов. В обоих случаях объективные показатели, такие как уровень лактата, помогают отличить истинные ограничения физической активности от альтернативных объяснений непереносимости.

Со временем, при длительном бездействии, скелетные мышцы атрофируются, а тело также приходит в негодность. Рекомендуется иметь одобренную консультацию и программу физиотерапии для пациентов, которые госпитализированы в течение длительного периода времени.

Наконец, важно отметить, что системам органов требуется время для адаптации. Если интенсивность упражнений резко возрастает сверх способности организма к самовосстановлению, это может привести к негативным последствиям, таким как растяжение мышц, разрывы и стрессовые переломы. Чрезмерные тренировки также могут вызвать неблагоприятный ответ иммунной системы, в то время как исследования показывают, что упражнения средней интенсивности немного усиливают иммунный ответ.

Клиническое значение

Понимание базовой физиологии физических упражнений имеет решающее значение, поскольку нарушение толерантности к физическим нагрузкам у пациентов может указывать на признаки основного заболевания в сочетании с такими модальностями, как ЭКГ. Тестирование с физической нагрузкой также может помочь определить цели лечения и контролировать прогноз и ход лечения.[13][14]

С помощью стандартизированного теста с физической нагрузкой можно определить общую этиологию ограничения физической нагрузки, а затем провести тестирование, чтобы сузить дифференциал до конкретной причины.

В целом, понимание и применение физиологии упражнений может помочь сократить время постановки диагноза, улучшить результаты и, в конечном счете, улучшить качество жизни пациентов.

Контрольные вопросы

Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.
Комментарий к этой статье.

Ссылки

1.: Абдин С., Лавалле Дж. Ф., Фолкнер Дж., Хастед М. Систематический обзор эффективности вмешательств в области физической активности у взрослых с раком молочной железы по типу физической активности и способу участия. Психоонкология. 201928 июля (7): 1381-1393. [PubMed: 31041830]
2.: Кремер К.А., Сампене Э., Сафдар Н., Энтони К.М., Уотлет К.К. Стратегии питания и физических упражнений для предотвращения чрезмерного увеличения веса во время беременности: метаанализ. Представитель AJP, январь 2019 г.; 9 (1): e92-e120. [Бесплатная статья PMC: PMC6424817] [PubMed: 31041118]
3.: van Rijckevorsel-Scheele J, Willems RCWJ, Roelofs PDDM, Koppelaar E, Gobbens RJJ, Goumans MJBM. Влияние медицинских вмешательств на качество жизни ослабленных пожилых людей: систематизированный обзор. Clin Interv Старение. 2019;14:643-658. [Бесплатная статья PMC: PMC6453553] [PubMed: 31040654]
4.: Kordonouri O, Riddell MC. Использование приложений для физической активности при диабете 1 типа: текущее состояние и требования к будущему развитию. The Adv Endocrinol Metab. 2019;10:2042018819839298. [Бесплатная статья PMC: PMC6475849] [PubMed: 31037216]
5.: Young C, Campolonghi S, Ponsonby S, Dawson SL, O’Neil A, Kay-Lambkin F, McNaughton SA, Berk M, Jacka FN . Поддержка участия, приверженности и изменения поведения в онлайн-диетических вмешательствах. J Nutr Educ Behav. 2019Июнь; 51 (6): 719-739. [PubMed: 31036500]
6.: Карбон С., Биллингсли Х.Е., Родригес-Мигелес П., Киркман Д.Л., Гартен Р. , Франко Р.Л., Ли Д.К., Лави С.Дж. Аномалии мышечной массы при сердечной недостаточности: роль саркопении, саркопенического ожирения и кахексии. Курр Пробл Кардиол. 2020 ноябрь;45(11):100417. [PubMed: 31036371]
7.: Bjørke ACH, Sweegers MG, Buffart LM, Raastad T, Nygren P, Berntsen S. Какие предписания упражнений оптимизируют V̇O ₂ max во время лечения рака? — систематический обзор и метаанализ. Scand J Med Sci Sports. 2019 сен;29(9):1274-1287. [PubMed: 31034665]
8.: Осадник Ч.Р., Сингх С. Легочная реабилитация при обструктивных заболеваниях легких. Респирология. 2019 сен; 24 (9): 871-878. [PubMed: 31038835]
9.: Ibeneme SC, Omeje C, Myezwa H, Ezeofor SN, Anieto EM, Irem F, Nnamani AO, Ezenwankwo FE, Ibeneme GC. Влияние физических упражнений на биомаркеры воспаления и сердечно-легочную функцию у пациентов, живущих с ВИЧ: систематический обзор с метаанализом. BMC Infect Dis. 201929 апреля; 19(1):359. [Бесплатная статья PMC: PMC6489236] [PubMed: 31035959]
10.: Гонсалес-Гальвес Н., Хеа-Гарсия Г.М., Маркос-Пардо П.Дж. Влияние программ упражнений на кифоз и угол лордоза: систематический обзор и метаанализ. ПЛОС Один. 2019;14(4):e0216180. [Бесплатная статья PMC: PMC6488071] [PubMed: 31034509]
11.: Бергер П. Обзор физических модальностей и возможности расширения лечения пациентов с черепно-мозговой травмой. Иглоукалывание Мед. 2019Декабрь; 37 (6): 365-369. [PubMed: 31032621]
12.: Гриммет С., Корбетт Т., Брюнет Дж., Шеперд Дж., Пинто Б.М., Мэй С.Р., Фостер С. Систематический обзор и метаанализ изменения поведения в отношении поддержания физической активности у выживших после рака . Int J Behav Nutr Phys Act. 2019 27 апр; 16(1):37. [Статья PMC бесплатно: PMC6486962] [PubMed: 31029140]
13.: Kramer SF, Hung SH, Brodtmann A. Влияние физической активности до и после инсульта на риск инсульта и выздоровление: описательный обзор. Curr Neurol Neurosci Rep. 201922 апр;19(6):28. [PubMed: 31011851]
14.: Liu N, Gou WH, Wang J, Chen DD, Sun WJ, Guo PP, Zhang XH, Zhang W. Влияние упражнений на качество жизни беременных женщин: систематический обзор . Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 2019 ноябрь; 242: 170-177. [PubMed: 30992151]