В целом механизм такой гипервентиляции окончательно не изучен, но в ее возникновении играет роль совокупность нейрогуморальных факторов.
В начале физических нагрузок вентиляция возрастает относительно мало пропорционально содержанию углекислого газа в крови, а не потребности в кислороде. Поэтому в первые минуты работы она оказывается недостаточной по отношению к потреблению кислорода, и это приводит к быстрому возрастанию коэффициента использования кислорода, необходимому для получения требуемого количества кислорода из относительно небольшого количества воздуха. В дальнейшем вентиляция увеличивается пропорционально потребности в кислороде, которая для нагрузки определенной мощности является постоянной величиной. В восстановительный период происходит возмещение кислородного долга, возникшего в начале нагрузки, и, хотя потребность в кислороде уже снижена, вентиляция еще остается высокой. Возмещение кислородного долга совершается скорее, чем выведение избытка углекислого газа. Таким образом, возникающий в начале нагрузки некоторый избыток углекислого газа выводится лишь после окончания работы, а в период устойчивого состояния работа проходит на фоне физиологической гиперкапнии, служащей стимулом к поддержанию вентиляции на высоком уровне (М. Нав-ратил с соавт., 1967).
Следует подчеркнуть, что гипервентиляция, вызываемая физическими нагрузками, всегда ниже максимальной произвольной вентиляции и увеличение диффузной способности кислорода в легких во время работы также не является предельным (О. Типпо с соавт., 1963). Поэтому, если отсутствует легочная патология, дыхание не ограничивает мышечную работу.
Рис. 5. Схема газообмена между кровью в легочных капиллярах и альвеолярным воздухом (по К. СЬегшаЬ и I. СЬегшаЬ, 1961)
22
ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА
Потребление кислорода — это суммарный показатель, отражающий функциональное состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Значение этого показателя в физиологической и клинической практике особенно велико еще и потому, что имеются достаточные возможности его прямого и косвенного определения. На рис. 6 показана связь между факторами циркуляции и дыхания, влияющими на величину потребления кислорода.
При возрастании интенсивности обменных процессов во время физических нагрузок необходимо значительное увеличение потребления кислорода. Это предъявляет повышенные требования к функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Поэтому факторы
Артериовенозная разница. кислорода.
Содержания киа-лорода В артериальной крови Ва0,
Содержание кис-
крови. СУ,
°г
Факторы циркуляции
Доля кислорода, используемая Во Вдыхаемом Воздухе Гц0
Доля кислорода Во вдыхаемом Воздухе Г10г Доля кислорода В Выдыхаемом воздухе /^
Факторы дыхания
Рис. 6. Связь между факторами, влияющими на величину потребления кислорода. Звездочкой отмечены факторы, наиболее легко поддающиеся измерению (по Н. Мопо<1 и М. РоШег, 1973)
23
Конец раДоты
Покой 0,25.
12345 678 мин
Рис. 7. Изменение потребления кислорода при физической нагрузке: А — дефицит кислорода, Б — кислородный долг
циркуляции и дыхания при мышечной работе подвержены изменениям, выраженность которых зависит от интенсивности нагрузок.
При переходе из состояния покоя к нагрузке в течение несколь^ ких минут потребление кислорода возрастает, а затем при стабильной нагрузке достигает устойчивого уровня.
В начальной стадии каждой физической нагрузки независимо от ее интенсивности возникает дефицит кислорода (рис. 7, заштрихованная поверхность А). Он сохраняется на протяжении всего периода работы и стимулирует включение целого ряда механизмов, обеспечивающих необходимые изменения гемодинамики. Кислородный долг возмещается лишь по завершении мышечной работы в восстановительный период (заштрихованная поверхность Б).
Кислородный долг представляет собой объем кислорода, способный обеспечить мышцы с помощью аэробных реакций тем количеством энергии, которое они в действительности затратили за счет анаэробных процессов в начале нагрузки. Величина кислородного долга может достигать 15—20 л. Кислородный долг, особенно при нагрузках большой интенсивности, превышает начальный дефицит кислорода (на рис. 7 площадь сектора Б больше, чем А). Это объясняется тем, что анаэробные реакции, возникающие в адаптационный период, в энергетическом отношении менее производительны, чем процессы аэробного обмена. Период адаптации к физической нагрузке длится 1—2 мин, причем тренированные и более молодые лица адаптируются быстрее.
Показателем уровня анаэробных процессов в организме при физической нагрузке является концентрация недоокисленных продуктов — молочной кислоты — в крови. В покое содержание молочной кислоты составляет около 0,1 г/л крови, а сразу же после тяжелых физических нагрузок, сопровождающихся значительным возрастанием анаэробной энергопродукции, количество ее в крови может возрасти в 10—15 раз.
Потребление кислорода нарастает пропорционально увеличению нагрузки, однако наступает предел, при котором дальнейшее увеличение нагрузки уже не сопровождается увеличением потребления кислорода. Этот уровень называется максимальным потреблением кислорода (тах Уо2), или кислородным пределом (Р. Аз1-гапй,1952).
Величина максимального потребления кислорода — это наивыс-
24
70 80 Годы Возраст
Рис. 8. Возрастная динамика максимального потребления кислорода у мужчин и женщин (по К. Апйегзеп с соавт., 1971)
ший достижимый уровень аэробного обмена при физической нагрузке. Обычно такая нагрузка истощает обследуемого за 5—10 мин. Выше этого предела работающие мышцы оказываются в условиях недостаточного снабжения кислородом, и в них нарастают анаэробные обменные процессы. Таким образом, максимальное потребление кислорода является показателем аэробной способности организма.
Аэробная способность (максимальное потребление кислорода) зависит от резервов сердца, возможностей кровоснабжения работающих мышц, кислородной емкости крови,
состояния легочной вентиляции, диффузионной способности легких и других показателей, т. е. от физиологического состояния организма, а также от типа нагрузок, массы участвующих в работе мышц.
Если какое-либо звено в цепи факторов, обеспечивающих высокий уровень обменных процессов при физических нагрузках, нарушается, то неизбежно снижается и аэробная способность организма. С другой стороны, тренирующий режим, увеличивая адаптационные возможности, приводит к увеличению аэробной способности.
Таким образом, максимальное потребление кислорода — важнейший физиологический показатель, отражающий способность организма обеспечить большую потребность тканей в кислороде при предельной активации функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
В начале физических нагрузок вентиляция возрастает относительно мало пропорционально содержанию углекислого газа в крови, а не потребности в кислороде. Поэтому в первые минуты работы она оказывается недостаточной по отношению к потреблению кислорода, и это приводит к быстрому возрастанию коэффициента использования кислорода, необходимому для получения требуемого количества кислорода из относительно небольшого количества воздуха. В дальнейшем вентиляция увеличивается пропорционально потребности в кислороде, которая для нагрузки определенной мощности является постоянной величиной. В восстановительный период происходит возмещение кислородного долга, возникшего в начале нагрузки, и, хотя потребность в кислороде уже снижена, вентиляция еще остается высокой. Возмещение кислородного долга совершается скорее, чем выведение избытка углекислого газа. Таким образом, возникающий в начале нагрузки некоторый избыток углекислого газа выводится лишь после окончания работы, а в период устойчивого состояния работа проходит на фоне физиологической гиперкапнии, служащей стимулом к поддержанию вентиляции на высоком уровне (М. Нав-ратил с соавт., 1967).
Следует подчеркнуть, что гипервентиляция, вызываемая физическими нагрузками, всегда ниже максимальной произвольной вентиляции и увеличение диффузной способности кислорода в легких во время работы также не является предельным (О. Типпо с соавт., 1963). Поэтому, если отсутствует легочная патология, дыхание не ограничивает мышечную работу.
Рис. 5. Схема газообмена между кровью в легочных капиллярах и альвеолярным воздухом (по К. СЬегшаЬ и I. СЬегшаЬ, 1961)
22
ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА
Потребление кислорода — это суммарный показатель, отражающий функциональное состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Значение этого показателя в физиологической и клинической практике особенно велико еще и потому, что имеются достаточные возможности его прямого и косвенного определения. На рис. 6 показана связь между факторами циркуляции и дыхания, влияющими на величину потребления кислорода.
При возрастании интенсивности обменных процессов во время физических нагрузок необходимо значительное увеличение потребления кислорода. Это предъявляет повышенные требования к функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Поэтому факторы
Артериовенозная разница. кислорода.
Содержания киа-лорода В артериальной крови Ва0,
Содержание кис-
крови. СУ,
°г
Факторы циркуляции
Доля кислорода, используемая Во Вдыхаемом Воздухе Гц0
Доля кислорода Во вдыхаемом Воздухе Г10г Доля кислорода В Выдыхаемом воздухе /^
Факторы дыхания
Рис. 6. Связь между факторами, влияющими на величину потребления кислорода. Звездочкой отмечены факторы, наиболее легко поддающиеся измерению (по Н. Мопо<1 и М. РоШег, 1973)
23
Конец раДоты
Покой 0,25.
12345 678 мин
Рис. 7. Изменение потребления кислорода при физической нагрузке: А — дефицит кислорода, Б — кислородный долг
циркуляции и дыхания при мышечной работе подвержены изменениям, выраженность которых зависит от интенсивности нагрузок.
При переходе из состояния покоя к нагрузке в течение несколь^ ких минут потребление кислорода возрастает, а затем при стабильной нагрузке достигает устойчивого уровня.
В начальной стадии каждой физической нагрузки независимо от ее интенсивности возникает дефицит кислорода (рис. 7, заштрихованная поверхность А). Он сохраняется на протяжении всего периода работы и стимулирует включение целого ряда механизмов, обеспечивающих необходимые изменения гемодинамики. Кислородный долг возмещается лишь по завершении мышечной работы в восстановительный период (заштрихованная поверхность Б).
Кислородный долг представляет собой объем кислорода, способный обеспечить мышцы с помощью аэробных реакций тем количеством энергии, которое они в действительности затратили за счет анаэробных процессов в начале нагрузки. Величина кислородного долга может достигать 15—20 л. Кислородный долг, особенно при нагрузках большой интенсивности, превышает начальный дефицит кислорода (на рис. 7 площадь сектора Б больше, чем А). Это объясняется тем, что анаэробные реакции, возникающие в адаптационный период, в энергетическом отношении менее производительны, чем процессы аэробного обмена. Период адаптации к физической нагрузке длится 1—2 мин, причем тренированные и более молодые лица адаптируются быстрее.
Показателем уровня анаэробных процессов в организме при физической нагрузке является концентрация недоокисленных продуктов — молочной кислоты — в крови. В покое содержание молочной кислоты составляет около 0,1 г/л крови, а сразу же после тяжелых физических нагрузок, сопровождающихся значительным возрастанием анаэробной энергопродукции, количество ее в крови может возрасти в 10—15 раз.
Потребление кислорода нарастает пропорционально увеличению нагрузки, однако наступает предел, при котором дальнейшее увеличение нагрузки уже не сопровождается увеличением потребления кислорода. Этот уровень называется максимальным потреблением кислорода (тах Уо2), или кислородным пределом (Р. Аз1-гапй,1952).
Величина максимального потребления кислорода — это наивыс-
24
70 80 Годы Возраст
Рис. 8. Возрастная динамика максимального потребления кислорода у мужчин и женщин (по К. Апйегзеп с соавт., 1971)
ший достижимый уровень аэробного обмена при физической нагрузке. Обычно такая нагрузка истощает обследуемого за 5—10 мин. Выше этого предела работающие мышцы оказываются в условиях недостаточного снабжения кислородом, и в них нарастают анаэробные обменные процессы. Таким образом, максимальное потребление кислорода является показателем аэробной способности организма.
Аэробная способность (максимальное потребление кислорода) зависит от резервов сердца, возможностей кровоснабжения работающих мышц, кислородной емкости крови,
состояния легочной вентиляции, диффузионной способности легких и других показателей, т. е. от физиологического состояния организма, а также от типа нагрузок, массы участвующих в работе мышц.
Если какое-либо звено в цепи факторов, обеспечивающих высокий уровень обменных процессов при физических нагрузках, нарушается, то неизбежно снижается и аэробная способность организма. С другой стороны, тренирующий режим, увеличивая адаптационные возможности, приводит к увеличению аэробной способности.
Таким образом, максимальное потребление кислорода — важнейший физиологический показатель, отражающий способность организма обеспечить большую потребность тканей в кислороде при предельной активации функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71