Социально-биологические основы физической культуры

+ повышается сопротивляемость  организма к простудным и инфекционным  заболеваниям, благодаря повышению  активности лейкоцитов;

+ ускоряются процессы восстановления  после значительной потери крови.

Кровь в организме находится в постоянном движении, которое осуществляется по кровеносной системе.

Кровеносная система состоит из сердца и кровеносных сосудов.

Функциональным центром кровеносной системы является сердце, Сердце представляет собой полый мышечный орган, совершающий ритмические сокращения, благодаря которым происходит процесс кровообращения в организме.

Сердце имеет два предсердия, выполняющие роль принимающих камер, и два желудочка, выполняющих роль насоса. Рассмотрим движение крови через сердце. Капиллярная кровь, доставляя питательные вещества и кислород всем клеткам организма и собирая продукты обмена веществ, возвращается через большие вены – верхнюю и нижнюю полые вены – в правое предсердие. В эту камеру поступает вся дезоксигенированная кровь. Из правого предсердия кровь, проходя через правое атриовентрикулярное отверстие, попадает  в правый желудочек, который перекачивает кровь через раскрытый полулунный клапан в легочные артерии, откуда она поступает в правое и левое легкое. Таким образом,  правая часть представляет собой легочную часть кровообращения, которая посылает кровь на осигенацию.

Получив свежую порцию кислорода, кровь покидает легкие через легочные вены и возвращается в левое предсердие сердца. В эту камеру поступает вся оксигенированная кровь. Из левого предсердия кровь через раскрытый атриовентрикулярный левый митральный клапан поступает в левый желудочек. Оттуда она попадает в аорту, а затем ко всем  тканям организма. Левая часть сердца называется системной. Она получает оксигенированную кровь их легких и снабжает ею все ткани организма..

Собирательное название сердечной мышцы – миокард. Толщина миокарда непосредственно зависит от нагрузки на стенки сердечных камер. Левый желудочек – наиболее мощная из камер сердца. О значительной мощности левого желудочка свидетельствует большая толщина (гипертрофия) его мышечной стенки по сравнению с другими камерами сердца. Эта гипертрофия  - результат требований, предъявляемых сердцу, как в покое, так и в условиях умеренной физической активности. При более значительных физических нагрузках, в частности, во время интенсивной аэробной деятельности, когда потребность работающих мышц в крови значительно увеличиваются, требования, предъявляемые к левому желудочку,  еще более возрастают. Со временем он реагирует на это увеличением своего размера, подобно скелетной мышце.

Свойства сердечной мышцы существенно отличаются от свойств скелетной мышцы, что определяется структурными особенностями кардиомиоцитов и их функциональными взаимоотношениями.

А. Возбудимость - это способность клеток генерировать потенциал действия (ПД). 

Длительность фазы абсолютной рефракторности кардиомиоцитов в 100-300 раз больше таковой миоцитов скелетной мышцы. Длительная рефрактерная фаза предотвращает круговое распространение возбуждения по миокарду, так как время распространения возбуждения меньше длительности рефрактерной фазы.

Б. Проводимость сердечной мышцы принципиально отличается от проводимости скелетной мышцы. В миокарде возбуждение распространяется из любой точки во всех направлениях - диффузно (генерализованный характер распространения возбуждения). Скорость проведения возбуждения по миокарду около 1м/с, что в 3,5 раза меньше, чем у скелетной мышцы.

 В. Сократимость сердечной мышцы также существенно отличается от сократимости скелетной мышцы. Во-первых, сердечная мышца, в отличие от скелетной, подчиняется закону «все или ничего»: сердечная мышца либо не отвечает на раздражение, если оно ниже порогового, либо отвечает максимальным сокращением, если раздражитель достигает пороговой или сверхпороговой силы. Увеличение силы раздражения выше пороговой не увеличивает силу сокращения, как при действии на скелетную мышцу. У сердечной мышцы возбуждение, возникнув в одном месте, распространяется диффузно по всем кардиомиоцитам, и все они вовлекаются в сокращение. Во-вторых, у сердечной мышцы более длительный период одиночного сокращения - он примерно соответствует длительности ПД. В-третьих, сердечная мышца не может сокращаться тетанически. Это объясняется тем, что у нее длительный рефрактерный период - он равен продолжительности ПД и одиночного сокращения мышцы. Это означает, что весь период сокращения мышца сердца невозбудима. Возникновение тетанического сокращения могло бы нарушить нагнетательную функцию сердца.

 Г. Растяжимость и эластичность сердечной мышцы также играют важную роль в выполнении нагнетательной функции сердца. Во-первых, оба этих свойства смягчают гидравлический удар, возникающий в результате несжимаемости жидкости и быстро сокращающихся стенок сердца. Во-вторых, эластические силы, возникающие вследствие растяжения стенок сердца при его наполнении кровью, в том числе и при сокращении предсердий, увеличивают силу сокращений миокарда в начале систолы.

Д. Главным источником энергии для сердца является процесс аэробного окисления. Анаэробное окисление (анаэробный гликолиз) для сердца, в отличие от скелетной мышцы, играет незначительную роль. Источником энергии в сердце, благодаря аэробному окислению, являются главным образом неуглеводные субстраты. Это свободные жирные кислоты и молочная кислота (около 60%), пировиноградная кислота, кетоновые тела и аминокислоты (менее 10%). При интенсивной мышечной работе в крови накапливается молочная кислота в результате анаэробного гликолиза в мышцах.  Лактат является дополнительным источником энергии для сердца, причем, расщепляя молочную кислоту, сердце способствует поддержанию постоянства рН. Только около 30% расходуемой сердцем энергии покрывается за счет глюкозы; при физической нагрузке увеличивается энергетическая доля жирных и молочной кислот при одновременном снижении энергетической доли глюкозы. Таким образом, сердце утилизирует недоокисленные продукты, накапливающиеся в результате интенсивной мышечной работы, и тем самым препятствует закислению внутренней среды организма.

Большая зависимость деятельности сердечной мышцы от аэробного окисления делает сердце весьма зависимым от поступления кислорода к кардиомиоцитам. Сердце на 1 кг массы потребляет 02 в 25 раз больше. Скелетная мышца может некоторое время работать вообще без кислорода (в долг) за счет гликолиза. Коэффициент полезного действия сердца в среднем составляет около 30%, то есть несколько больше, нежели скелетной мышцы - ее КПД 20-25%.

         При ухудшении коронарного кровотока и недостаточном поступлении кислорода к сердечной мышце в ней могут развиваться патологические процессы, вплоть до инфаркта. Однако это случается относительно редко благодаря миоглобину, имеющемуся в сердечной мышце в количестве около 4 мг/г ткани.

       Автоматия сердца - это способность сердца сокращаться под действием импульсов, возникающих в нем самом. Автоматией обладают только атипические мышечные волокна, формирующие проводящую систему. Клетки рабочего миокарда автоматией не обладают.

     Проводящая  система сердца имеет в своем составе узлы, образованные скоплением атипических мышечных клеток, пучки и волокна, с помощью которых возбуждение передается на клетки рабочего миокарда

     Импульс сердечного  сокращения возникает в синусоатриальном (СА) узле  - группе особых волокон сердечной мышцы, расположенных в задней стенке правого предсердия. Поскольку эта ткань генерирует импульс обычно с частотой 60-80 уд/мин, СА-узел называют водителем ритма (пейсмейкером), а устанавливаемую им частоту сокращения сердца – синусовым ритмом. Электрический импульс, произведенный СА-узлом, проходит через оба предсердия и достигает атриовентрикулярного (АВ) узла, расположенного центра сердца. Когда импульс распространяется по предсердиям, они получают сигнал сокращения и моментально его осуществляют.

      АВ-узел проводит импульс из предсердий в желудочки. Импульс, проходя через АВ-узел, запаздывает на 0,13 с и затем поступает в пучок Гиса. Эта задержка позволяет предсердиям полностью сократиться, прежде чем это сделают желудочки, обеспечивая их максимальное наполнение. Пучок Гиса простирается вдоль межжелудочковой перегородки. Правое и левое ответвления пучка заходят в оба желудочка. Они посылают импульс к верхушке сердца. Каждое ответвление пучка Гиса подразделяется на множество мелких веточек, которые тянутся по всей перегородке желудочка. Эти терминальные ответвления пучка Гиса называют волокнами Пуркинье. Они проводят импульс возбуждения через желудочки почти в 6 раз быстрее, чем остальные участки проводящей системы сердца. Такая быстрая проводимость позволяет всем частям желудочков сокращаться почти одновременно.

 РЕГУЛЯЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СЕРДЦА

Из всех внутренних органов сердце наиболее быстро реагирует на эмоциональное и физическое напряжения, связанные с изменениями внешней и внутренней среды организма, с трудовой деятельностью, спортом. При этом сила и частота сердечных сокращений (ЧСС) то увеличивается, то уменьшается. Например, при беге ЧСС может возрастать до 200 в минуту и более (в покое - 60-70). Такая же высокая ЧСС может быть в предстартовом состоянии у спортсмена, при эмоциональном возбуждении. Механизмы регуляции деятельности сердца, как и любого мышечного органа, - нервный, гуморальный и миогенный.

Нервная регуляция осуществляется благодаря симпатической и парасимпатической нервным системам. Парасимпатическая система воздействует на сердце через блуждающий (Х-черепной) нерв, вызывая торможение деятельности сердца, замедляя проводимость импульса, снижая частоту сердцебиений (вагусный тонус). Максимальная вагусная стимуляция может снизить ЧСС на 20-30 уд/мин, вплоть до его остановки в диастоле. Кроме того, блуждающий нерв уменьшает силу сокращений сердца.

Симпатическая нервная система оказывает противоположное действие. Симпатическая стимуляция увеличивает скорость проводимости импульса и, следовательно, частоту сердечных сокращений. Максимальная симпатическая стимуляция может увеличить ЧСС до 250 уд/мин. Кроме того, возрастает и сила сокращений. Симпатическая система доминирует во время физических и эмоциональных стрессов, когда значительно повышаются обменные потребности организма. После устранения стресса вновь доминирует парасимпатическая система.

Нормальная ЧСС в покое колеблется в пределах 60-85 уд/мин и менее. Продолжительные тренировки на развитие выносливости от нескольких месяцев до нескольких лет могут снизить ЧСС в покое до 35 уд/мин и менее, у бегуна мирового класса на длинные дистанции наблюдалась ЧСС 28 уд,мин

 ЦИКЛ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Сердечный цикл  с механической точки зрения включает расслабление (диастолу) и сокращение (систолу) всех четырех камер сердца. Во время диастолы камеры наполняются кровью.  Во время систолы они сокращаются и выбрасывают свое содержимое.

Цикл сердечной деятельности целесообразно разделить на три основные фазы, каждая из которых имеет периоды

Систола предсердий — 0,1 с (дополнительное наполнение желудочков кровью).

Систола желудочков - 0,33 с.

Общая пауза сердца - 0,37 с (период расслабления - диастола желудочков и их покоя, совпадает с окончанием покоя предсердий).

Весь цикл сердечной деятельности длится 0,8 с при частоте сокращений 75 в 1 минуту. С увеличением ЧСС эти абсолютные временные интервалы пропорционально сокращаются.

Систола предсердий обеспечивает дополнительную подачу крови в желудочки, она начинается после общей паузы сердца. К этому моменту вся мускулатура предсердий и желудочков расслаблена . Поскольку весь рабочий миокард расслаблен, давление в полостях сердца равно нулю.

Систола желудочков начинается сразу после окончания систолы предсердий и состоит из двух периодов - напряжения и изгнания. Оба желудочка сокращаются одновременно. В период быстрого изгнания давление в левом желудочке достигает 120-140 ммрт. ст. (систолическое давление в аорте и крупных артериях большого круга), а в правом желудочке - 30-40 мм рт. ст.

Вслед за фазой изгнания начинаются диастола желудочков и их пауза (покой), с которой частично совпадает и пауза предсердий, поэтому данный период сердечной деятельности предлагается называть общей паузой сердца.

Таким образом, во время общей паузы предсердий и желудочков сердце отдыхает, его камеры наполняются кровью, миокард интенсивно снабжается кровью, получает кислород и питательные вещества. Это весьма важно, так как во время систолы коронарные сосуды сжимаются сокращающимися мышцами, при этом кровоток в коронарных сосудах практически отсутствует.

СИСТЕМА СОСУДОВ

Система сосудов включает группы сосудов, по которым кровь транспортируется из сердца к тканям и обратно:

• артерии;
• артериолы;
• капилляры;
• венулы;
• вены.

Артерии – это крупные эластичные сосуды с хорошо развитой мышечной оболочкой, по которым кровь идет от сердца к артериолам, а оттуда – в капилляры – самые мелкие сосуды, толщина стенок которых очень часто равна толщине одной клетки. Именно здесь осуществляется весь обмен между кровью и тканями.  Из капилляров кровь начинает обратный путь по венулам к сердцу. Венулы образуют более крупные сосуды – вены, завершающие круг кровообращения.

Кроме малого и большого круга кровообращения,  сердцу как активной мышце необходима своя собственная система сосудов для транспорта необходимых питательных веществ и выведения продуктов обмена. Коронарные, или венечные, артерии, образующиеся у основания аорты или в месте ее выхода из сердца, обслуживают миокард.

Распределение крови в различных тканях тела сильно колеблется в зависимости от немедленных потребностей определенной ткани и всего тела. В покое в нормальных условиях наиболее снабжаются кровью метаболически активные ткани. Печень и почки получают почти половину всей циркулирующей крови (соответственно 27 и 22%), тогда как находящиеся в покое скелетные мышцы – только около 15%.