Гипокинезия, гиподинамия и их влияние на организм человека

В последующие 10 суток разрушительному воздействию  подвергаются селезенка и печень. Практически неизменными остаются полушария большого мозга. С 30-х по 60-е сутки гипокинезии вес животных стабилизируется, но, как показали исследования, останавливается нормальный физиологический рост. 

Содержание нуклеиновых  кислот в клетках коррелирует  с процессами роста животных и  его остановкой при гипокинезии. 

Менее всего  подвержен влиянию гипокинезии головной мозг. В первые 10 дней гипокинезии в нем отмечается увеличение ДНК при сохранении исходного уровня РНК. Концентрация и общее содержание РНК в сердце снижается, что приводит к нарушению биосинтеза белка в миокарде. Отношение РНК/ДНК падает, следовательно, уменьшается и скорость транскрипции (считывания программы биосинтеза) с генетических матриц ДНК. В первые 20 суток гипокинезии падает и абсолютное содержание ДНК, начинаются деструктивные процессы в сердце. 

С 20-х по 30-е сутки содержание ДНК в сердце растет. Этот рост связан с ее увеличением в эндотелии и фибробластах сердца (60 % ДНК сердца находится в фибробластах и эндотелиальных клетках, 40% - в мышечных клетках - кардиомиоцитах). Известно, что количество мышечных клеток сердца с 20-х суток постнатального онтогенеза не увеличивается. 

С 30-х по 60-е  сутки прироста содержания ДНК в  сердце не происходит. 

Снижается плоидность кардиомиоцитов. В нормальных условиях жизнедеятельности число кардиомиоцитов, имеющих более двух ядер, увеличивается. Следовательно, активность генетического аппарата клетки находится в тесной связи с интенсивностью ее функционирования, а гипокинезия выступает как фактор торможения биосинтеза. Особенно демонстративны эти изменения в скелетных мышцах: если при нормальном содержании животных количество РНК за 2 месяца увеличивается на 60 %, то при двухмесячной гипокинезии становится ниже нормы. 

Концентрация  нуклеиновых кислот в печени при  гипокинезии остается на уровне нормы, но снижается их абсолютное (т. е. на массу всего органа) содержание. В печеночной ткани наблюдаются дистрофические изменения, падает количество полиплоидных и делящихся клеток, т. е. клеток с увеличивающимся количеством ДНК, угнетается синтез матричной и рибосомальной РНК. Снижение общего количества ДНК - результат гибели части клеток печени. 

В тимусе и селезенке  начиная с первых дней гипокинезии  и до 20-х суток падает и концентрация, и общее содержание нуклеиновых  кислот. 

Содержание и  скорость биосинтеза белковых структур клетки тесно связаны с изменениями количества ДНК и РНК. В первые 20 дней гипокинезии отмечается преобладание катаболических процессов в клетках и тканях экспериментальных животных. Вследствие деструктивных изменений в клетках тимуса и печени, скелетных мышц, концентрация катепсина Д, фермента распадающихся тканевых белков, уже к третьим суткам гипокинезии превышает уровень контроля в два раза. 

С 20-х по 30-е  сутки гипокинезии наблюдается  стабилизация белкового состава  внутренних органов. В клетках печени и кардиомиоцитах количество белка начинает расти, но в последующие дни - от 30-го до 60-го -- уровень его остается стабильным. 

Возвращение в  условия нормальной жизнедеятельности  после гипокинезии приводит к  активизации биосинтеза нуклеиновых  кислот и белка. В тимусе уже к десятым суткам восстановительного периода их содержание достигает уровня контрольных животных. В скорости восстановительных процессов проявляется одна из закономерностей биологического развития: низкодифференцированные структуры восстанавливаются быстрее, чем высокодифференцированные. К концу 30-го дня восстановительного периода подопытные животные практически не отличались от контрольных. Этот факт убедительно свидетельствует о том, что гипокинезия не вызывает необратимых изменений в генетическом аппарате клетки. 

4. Потребление  кислорода как биохимический  критерий гиподинамии 
 

Жизненный комфорт  современного человека вызвал резкое ограничение ежедневной двигательной активности, что приводит к отрицательным  изменениям в деятельности различных  систем организма. Особенно большие изменения в условиях дефицита движений происходят в сердечно-сосудистой и дыхательной системах. 

Определив уровень  потребления кислорода, можно оценить  функциональные возможности кардиореспираторной  системы современных школьников. 

Гиподинамия отрицательно влияет как на взрослых, так и  на детей и подростков. Систематическое  обследование детей школьного возраста позволило у трети из них обнаружить патологию сердечно-сосудистой системы. Это указывает на необходимость  принятия срочных мер, направленных на усиление двигательной активности растущего организма. 

Сегодня, изучив предельные возможности систем дыхания  и кровообращения у человека, можно  определить максимальное потребление  кислорода (МПК). По мнению Всемирной  организации здравоохранения, МПК -- один из наиболее информативных показателей функционального состояния кардиореспираторной системы. А так как системы кровообращения и дыхания - ведущие в процессах аэробного энергообеспечения, то по их показателям судят также о физической работоспособности организма в целом. 

Обычно МПК  определяют в лабораторных условиях. Каждый испытуемый в течение 6-8 мин  на велоэргометре выполняет предельную трехступенчатую работу нарастающей  мощности. На последней минуте, когда  частота сердечных сокращений (ЧСС) достигает 180-200 уд/мин, выдыхаемый воздух забирают в так называемые мешки Дугласа, анализируют его и после определения минутного объема дыхания рассчитывают максимальное потребление кислорода. Полученную величину делят на массу тела (кг) - это и есть показатель максимального потребления кислорода (МПК/кг), который объективно отражает работоспособность человека. 

На основании  экспериментального материала, опубликованного  в специальной литературе, можно  оценить работоспособность школьников обоего пола, исходя из относительных величин МПК (см. Приложение 2, табл.2). 

Изучив функциональные возможности кардиорееппраторной  системы, мы получили доказательства, что у современных школьников постепенно снижаются относительные  величины МПК, а, следовательно, ухудшается физическая работоспособности. Оказалось, что функциональные возможности кардиореспираторной системы современных школьников ниже, чем их сверстников и 1950-1970-х годах. Особенно заметны сдвиги у девочек, у которых отмечено снижение с возрастом исследуемого показателя. В возрасте 9-10 лет физическая работоспособность школьниц оценивалась как удовлетворительная (37,8 мл/кг), а в 15-16 лет - неудовлетворительная (29,9 мл/кг). Ухудшение функциональных возможностей систем кровообращения и дыхания сопровождалось постепенным увеличением с возрастом жировой ткани (в организме девочек в возрасте 9-10 лет содержание жира составляло свыше 24% от всей массы тела, в 13-14 - свыше 25%, а в 15-16 лет - около 29%). 

Снижение функциональных возможностей кардиореспираторной системы современных школьников в основном связано с гиподинамией. Обнаружено, что с возрастом двигательная активность (ДА) имеет тенденцию к снижению, особенно четко выраженную у девушек. Отмечено, что среди детей всех возрастов есть подвижные дети, с высоким уровнем ДА, выполняющие в день 18 тыс. шагов, и малоподвижные, с низким уровнем двигательной активности, совершающие менее 11 тыс. шагов. 

В результате определения  МПК/кг у детей с разным уровнем  ДА выявлено четкое изменение этого  показателя в зависимости от физической активности детей. Школьники, выполняющие от 12 до 18 тыс. шагов в день, имели достоверно большие величины МПК/кг, чем их малоподвижные ровесники. Эта разница в активности свидетельствует о том, что выполнение в день менее 12 тыс. шагов приводит к развитию гиподинамии. Об этом говорят результаты обследования школьников обычной и школы полного дня, которая отличалась не только организацией учебного процесса, но и двигательным режимом дня. В школе полного дня между уроками практиковалась так называемая «динамическая пауза» и во второй половине дня - спортивный час. Во всех возрастных группах обеих школ с 9 до 16 лет отмечены достоверные различия в относительных показателях МПК/кг. 

Методом непрямой калориметрии мы оцепили энергетическую стоимость 11 тыс. шагов. Оказалось, что мальчики 7-9 лет на 1 тыс. шагов тратили 21 ккал, а 14-16 лет - 42 ккал; девочки 7 лет-9 19 ккал, а 14-16 лет - 35 ккал. Повышение с возрастом энергозатрат связано не только с тем, что у школьников старших классов шаг становится шире и размашистее, по и г тем, что большая энергостоимость связана с неодинаковым процентным содержанием скелетных мышц в организме детей и подростков. У ребенка в возрасте 10 лет из всей массы тела на скелетные мышцы приходится 20%, а у 14-летних - 26%. 

Исходя из приведенных  данных, нетрудно рассчитать, сколько  энергии тратят школьники различного возраста и пола на 11 тыс. шагов. Если учесть, что мальчики в возрасте 10-16 лет расходуют в сутки 2200-2900 ккал, а девочки 2000-2700 ккал и что 25-30% этих энергозатрат должно приходиться на двигательную активность, то становится очевидным дефицит движении, который создается при выполнении 10-11 тыс. шагов, приводящий к значительному снижению аэробных возможностей организма. Следовательно, ДА и максимальное потребление кислорода находятся в прямой зависимости: чем выше число локомоций (ходьба), тем лучше функциональное состояние кардиореспираторпой системы. 

5. Роль физической  активности в сохранении здоровья 
 

Движение было необходимым условием для выживания организмов на протяжении длительной эволюции, приведшей к становлению человека. Добывание пищи, поиски условий комфорта, уход от опасности требовал большой мышечной активности. Она достигалась не только усиленной работой нервных центров, но и гуморальной регуляцией. Любое напряжение сопровождалось выделением большого количества адреналина, норадреналина и других гормонов, которые обеспечивали напряженную работу сердца, легких, печени и других органов, позволявших снабжать мышцы глюкозой, кислородом и другими необходимыми веществами, а также освобождать организм от шлаков. 

Сейчас, когда  у людей сидячих профессий  и учащихся мышечная работа уменьшилась, нервные напряжения остались и даже усилились. При нервных нагрузках  по-прежнему выделяются в кровь гормоны, но они не разрушаются так быстро, как при усиленной мышечной работе. Избыток гормонов действует на нервную систему человека, лишает его сна, поддерживает его беспокойное состояние. Человек в своих мыслях все время возвращается к тревожным ситуациям, как бы проигрывает их в своем сознании, а это уже подходящая почва для неврозов и даже для телесных заболеваний: гипертонии, язвы желудка и пр. Спокойная мышечная работа, особенно после нервных перегрузок, позволяет разрядить напряжение, так как при этом разрушаются гормоны, они перестают влиять на нервные центры, а усталость способствует быстрому наступлению сна. Вот почему физическая активность во многих случаях позволяет нам улучшить свое настроение, вернуть утраченное спокойствие. 

Но дело не только в этом. В нашем организме непрерывно идут процессы обмена веществ. Часть всосавшихся в кишечнике веществ идет на построение элементов клеток и тканей, на синтез ферментов. Другая часть распадается и окисляется с освобождением энергии. Эти процессы тесно связаны между собой. 

Чем сильнее  идут процессы распада и окисления, тем интенсивнее идут процессы создания новых веществ. Если же обнаруживается несоответствие между поступлением питательных веществ и энерготратами, то избыток всосавшихся веществ идет на образование жира. Он откладывается не только под кожей, но и в соединительной ткани, которая нередко замещает специализированные ткани: мышечную, печеночную и др. 

Совершенно иначе  обмен веществ идет при достаточной  мышечной активности. Длительный и интенсивный труд обычно ведет к некоторым изменениям в клетках и тканях, даже к частичному их разрушению. Однако освободившейся в ходе распада и окисления органических веществ энергии достаточно не только для восстановления разрушенных частей, но и для синтеза новых элементов. В результате приобретается много больше, чем было потеряно. Но всему есть свой предел. Если работа слишком интенсивная, а отдых после нее недостаточен, то восстановления разрушенного и синтеза нового не будет. 

Следовательно, тренировочный эффект будет проявляться не всегда. Слишком малая нагрузка не вызовет такого распада веществ, который смог бы стимулировать синтез новых, а слишком напряженная работа может привести к преобладанию распада над синтезом и к дальнейшему истощению организма. Тренировочный эффект дает лишь та нагрузка, при которой синтез белков обгоняет их распад. Вот почему для успешной тренировки важно рассчитывать затрачиваемые усилия. Они должны быть достаточными, но не чрезмерными. Только при этих условиях растет функциональная мощность органа и организма в целом. Другое важное правило состоит в том, что после работы необходим обязательный отдых, позволяющий восстановить утраченное и приобрести новое. 

Сейчас медицине известны вещества, которые могут  резко поднимать на короткое время нервную и мышечную силу, а также препараты, стимулирующие синтез мышечных белков после действия нагрузок. Первая группа препаратов получила название допингов (от англ. dope -- давать наркотик). В спорте применение этих веществ категорически запрещено не только потому, что спортсмен, принявший допинг, имеет преимущество перед тем спортсменом, который его не принимал, и его результаты могут оказаться лучшими не за счет совершенства техники, мастерства, труда, а за счет приема препарата, но и потому, что допинги очень вредно действуют на организм. За временным повышением работоспособности может последовать полная инвалидность. (Впервые допинг стали давать лошадям, участвующим в скачках. Они действительно показывали большую резвость, но после скачек никогда не восстанавливали свою прежнюю форму, чаще, всего их пристреливали. Дельцам важен был выигрыш в тотализатор, нередко более крупный, чем стоимость самой лошади).