ГоловнаЗворотній зв'язок

Физиология спорта

Система крови

Многие показатели крови могут существенно влиять на аэробную выносливость. Прежде всего, от объема крови и содержания в ней гемоглобина зависят кислородтранспортные возможности организма.

Объем и состав крови. Тренировка выносливости ведет к значительному увеличению объема циркулирующей крови (ОЦК). У спортсменов он значительно больше, чем у нетренированных людей (табл. 10). Причем увеличение ОЦК является специфическим эффектом тренировки выносливости его не наблюдается у представителей скоростно-силовых видов спорта. С учетом размеров (веса) тела разница между ОЦК у выносливых спортсменов, с одной стороны, и нетренированных людей и спортсменов, тренирующих другие физические качества, с другой, в среднем составляет более 20%.

Таблица 10. Объем циркулирующей крови и ее составных частей у спортсменов, тренирующих выносливость, и нетренированных мужчин (Л. Рёккер, 1977)

Показатели

Спортсмены

Неспортсмены

ОЦК (л)

6,4

5,5

ОЦК (мл/кг веса тела)

95,4

76,3

Объем циркулирующей плазмы (ОЦКл), л

3,6

3,1

ОЦКл (мл/кг веса тела)

55,2

43,0

Объем циркулирующих эритроцитов (ОЦЭр), л

2,8

2,4

ОЦЭр (мл/кг веса тела)

40,4

33,6

Гематокрит

42,8

44,6

Как следует из данных, приведенных в таблице, прирост ОЦК у спортсменов в большей степени обусловлен увеличением объема плазмы, чем объемом эритроцитов. Соответственно показатель гематокрита (вязкости крови) у них имеет тенденцию быть ниже, чем у неспортсменов.

Увеличение объема плазмы у спортсменов, тренирующих выносливость, с,вязано с повышением общего содержания белков в циркулирующей крови. Это повышение отражает стимулируемый тренировкой выносливости усиленный синтез белков в печени (главным образом, альбуминов и глобулинов). Увеличение концентрации белков в плазме крови повышает ее коллоидно-осмотическое давление, что автоматически ведет к абсорбции дополнительного количества жидкости из- внесосудистых (межклеточных, тканевых) пространств в кровь. В результате объем циркулирующей плазмы увеличивается, а концентрация белка в плазме крови поддерживается на нормальном уровне - около 7 г%. Более того, у спортсменов концентрация белков в плазме крови может быть даже несколько меньше и соответственно кол-лоидно-бсмотичёскбё давление плазмы крови ниже, чем у нетренированных людей (табл. 11).

Таблица 11. Содержание белка, объем и коллоидно-осмотическое давление плазмы крови у спортсменов (велосипедистов, бегунов на средние и длинные дистанции) и у нетренированных мужчин (данные Л. Рёккера и др., 1976)

Показатели

Спортсмены (n = 40)

Неспортсмены (n =49)

Внутрисосудистое (общее) содержание белка (г/кг веса тела)

3,75

3,09

ОЦКл (мл/кг веса тела)

54,6

42,7

Концентрация белка в плазме крови (г %)

6,8

7,1

Коллоидно-осмотическое давление (мм рт. ст)

30,0

38,0

Увеличение ОЦК имеет очень большое значение для повышения кислородтранспортных возможностей спортсменов, тренирующих выносливость. Прежде всего, благодаря увеличению ОЦК растет центральный объем крови и венозный возврат к сердцу, что обеспечивает большой систолический объем крови.. Увеличенный ОЦК позволяет направлять большое количество крови в кожную сеть и таким образом увеличивает возможнбсти организма для теплоотдачи во время длительной работы. "Излишек" плазмы дает также резерв для ее дополнительной потери во время работы (гемоконцентрации) без значительного повышения гема-токрита крови. Это облегчает работу сердца при "прокачивании" больших количеств кроди с высокой скоростью во время нагрузки большой аэробной мощности. Кроме того, увеличенный объем плазмы обеспечивает большее разведение продуктов тканевого обмена,. поступающих в кровь во время работы (например, молочной кислоты), и тем самым снижает их концентрацию в крови.

Красная кровь (эритроциты и гемоглобин). Содержание гемоглобина в крови определяет ее кислородную емкость и, следовательно, ее кислородтранспортные возможности. Поэтому на первый взгляд неожиданно, что концентрация эритроцитов и гемоглобина в крови у представителей видов спорта, требующих проявления выносливости, в среднем такая же (или даже несколько ниже), как у неспортсменов или у спортсменов других видов спорта (табл. 12).

Таблица 12 Показатели красной крови у спортсменов и неспортсменов (данные разных авторов)

Исследуемая группа и авторы исследований

Концентрация эритроцитов, млн/мм3

Концентрация гемоглобина, г%

Общее содержание гемоглобина

Среднее содержание гемоглобина в эритроците, г%

г

г/кг веса тела

Бегуны на средние и длинные дистанции (n=40)

4,77

14,6

840

13,6

 

Неспортсмены (n=12) (данные Б. Бразерхуда и др., 1975)

4,97

15,1

747

11,3

 

Лыжники и бегуны на средние и длинные дистанции (n=7)

 

16,0

1061

15,6

34,2

Борцы (n=14) (данные Я. М. Коца и В. Д. Городецкого, 1978)

 

15,6

984

13,2

34,3

Вместе с тем поскольку у выносливых спортсменов ОЦК увеличен, у них пропорционально выше и общее количество эритроцитов и гемоглобина в крови. Так, у нетренированных мужчин и у представителей скоростно-силовых видов спорта общее содержание в крови гемоглобина равно в среднем 700 - 900 г, или 10-12 г/кг (у женщин - около 500 г, или 8-9 г/кг), а у выносливых спортсменов соответственно 1000-1200 г, или 13- 16 г/кг (у женщин 800 г, или 12 г/кг).

Таким образом, общая продукция эритроцитов и гемоглобина у спортсменов, тренирующих выносливость, превышает таковую у неспортсменов. Однако усиленный эритропоэз и гемоглобинообразо-вание лишь обеспечивают поддержание "нормальной" концентрации эритроцитов и гемоглобина в увеличенном ОЦК- У таких спортсменов сохраняется и нормальное соотношение между эритропбэзом и гемоглобинообразованием, так что средняя концентрация гемоглобина в эритроцитах заметно не отличается от обычных величин (см. табл. 12).

Одним из механизмов, стимулирующих усиленный зритропоэз (и гемоглобинообразование), служит рабочий гемолиз, происходящий во время напряженных тренировок и соревнований (особенно в беге). Об этом можно судить по сниженной концентрации гаптоглобина у тренирующихся бегунов (в среднем около 100 мг%) по сравнению с неспортсменами (200 мг%). Причем в отдельных случаях после очень тяжелых нагрузок гаптоглобин в крови может вообще не обнаруживаться.

Рис. 37. Концентрация гемоглобина, показатель гематокрита и вязкость крови в покое (/) и при максимальной аэробной работе (//) у нетренированных мужчин и спортсменов (Я. М. Код и др., 1981)

В условиях покоя несколько сниженная концентрация эритроцитов (уменьшенный гематокрит) у спортсменов имеет определенные преимущества, так как уменьшает нагрузку на сердце. Во время мышечной работы гемоконцентрация обеспечивает повышение, содержания гемоглобина и потому увеличивает кислородную емкость крови пропорционально мощности нагрузки. В этом отношении хорошо тренированный спортсмен с более низкими в условиях покоя показателями красной крови (пониженной концентрацией эритроцитов и гемоглобина) и значительным ОЦК имеет определенные функциональные преимущества: диапазон рабочих изменений у него в крови увеличен, а следовательно, и функциональный резерв для повышения кислородтранспортных возможностей больше, чем у малотренированного человека (рис. 37).

Содержание О2 в артериальной крови. У спортсменов, как и у неспортсменов, при аэробной нагрузке любой мощности содержание О2 в артериальной крови не только не снижается, но становится даже выше, чем в условиях покоя. Например, при аэробной работе максимальной мощности небольшое уменьшение кислорода в артериальной крови (около 0,2 мл О2/100 мл крови), связанное главным образом со снижением процентного насыщения гемоглобина кислородом, с избытком компенсируется за счет повышения концентрации гемоглобина (на 2,5 мл О2 /100 мл крови) в результате рабочей гемоконцентрации (см. рис. 37).

Концентрация 2,3-ДФГ в эритроцитах у спортсменов, тренирующих выносливость, на 15-20% выше, чем у неспортсменов. Благодаря этому у выносливых спортсменов облегчена отдача гемоглобином кислорода в тканевых капиллярах, что повышает эффективность кислородтранспортной функции крови.

Рис. 38. Концентрация молочной кислоты в конце бега на разные дистанции

Молочная кислота в крови. В упражнениях на выносливость между длиной соревновательной дистанции и концентрацией лак-тата в крови имеется обратная нелинейная зависимость: чем длиннее дистанция (большевремя ее прохождения), тем меньше концентрация лактата в крови (рис. 38).

Содержание молочной кислоты в крови во время выполнения мышечной работы зависит от трех основных факторов: 1) способности кислородтранспортной системы удовлетворять потребности работающих мышц в кислороде; 2) возможностей работающих мышц для аэробной и анаэробной (гликолитической) энергопродук-Ции и 3) способности организма Утилизировать молочную кислоту, поступающую из работающих мышц в кровь.

Рис. 39. Концентрация лактата в мышце и крови при различных аэробных нагрузках на велоэргом.етре до {1), после трех (2) и семи (3) месяцев тренировки выносливости (Б. Салтин и Д. Каржсон, 1971)

В процессе систематической тренировки выносливости содержание лактата в мышцах и кро-ви при выполнении одной и той же немаксимальной аэробной нагрузки прогрессивно снижается (рис. 39). Концентрация лактата в артериальной крови у спортсменов ниже, чем у неспортсменов, при любой, одинаковой абсолютной аэробной.нагрузке (см. рис. 8). Несколько факторов определяют это снижение.

Во-первых, у выносливых спортсменов .повышен аэробный потенциал скелетных мышц, благодаря чему мышцы у них продуцируют меньше молочной, кислоты, чем у нетренированных людей, так как в большей степени используется аэробный путь энерго-образования. Об этом свидетельствует тот факт, что при одинаковой работе концентрация лактата в мышцах после тренировок, снижается (см. рис. 39).

Во-вторых, у спортсменов происходит более быстрое врабаты-вание- кислородтранспортной системы. Как известно, при длительных аэробных упражнениях наибольшая концентрация лактата в крови обнаруживается в первые минуты работы, что связано с кислородным .дефицитом. По сравнению с нетренированными у выносливых спортсменов повышение концентрации лактата в крови в, начале работы значительно-меньше.

В-третьих, у спортсменов, тренирующих выносливость, обнаруживается усиленная утилизация образующейся в мышцах молочной, к.ислоты.. Этому способствует повышенный аэробный потенциал всех мышечных волокон и особенно высокий, процент медленных мышечных волокон, а также увеличенная масса сердца. Медленные мышечные волокна, как и миокард, способны активно использовать молочную кислоту, в качестве энергетического субстрата. Кроме того, при одинаковых аэробных нагрузках (равном потреблении О2) кровоток через печень у спортсменов-выше, чем у нетренированных, что также.может способствовать более интенсивной экстракции печенью молочной кислоты из крови и ее дальнейшему превращению в глюкозу и гликоген (цикл Кори).

В-четвертых, увеличенный объем циркулирующей крови у спортсменов снижает концентрацию лактата, поступающего из мышц в кровь, за счет большего разведения, чем у неспортсменов.

Рис. 40. Корреляционная связь МПК с анаэробным порогом (А), который определен по мощности нагрузки, выраженной как скорость потребления О2. Корреляционная связь средней дистанционной скорости в беге на 400 (Б), 800 и 1500 м (В) и в марафонском беге (Г) с лактацидемическим анаэробным порогом, который определен в беге на тредбане и выражен как скорость, при которой достигалась концентрация лактата в крови 4 ммоль/л. Видно, что чем длиннее дистанция, тем теснее связь снортивного результата (скорости бега) с лактацидемическим порогом (выше коэффициент корреляции - r).

Таким образом, тренировка выносливости не только повышает аэробные возможности (МПК), но и развивает способность выполнять большие длительные аэробные нагрузки без значительного увеличения содержания молочной кислоты в крови. Это один из важнейших механизмов, повышения выносливости у спортсменов, специализирующихся в упражнениях относительно большой продолжительности.

В качестве общего показателя описанных изменений в последние годы широко используется измерение лактацидемического анаэробного порога, (ЛАП), т. е. определение той наименьшей нагрузки, при которой или впервые достигается концентрация лактата в артериальной крови 4 ммоль/л (ЛАП4), или начиная с которой при дальнейшем повышении нагрузки концентрация лактата в артериальной крови быстро нарастает- ЛАПИ (см. рис. 35). Лактациде-мический' анаэробный порог близок к вентиляционному анаэробному порогу - ВАП. Иначе анаэробный порог называют порогом анаэробного обмена (ПАНО).

 

Рис. 41. Анаэробный порог у спортсменов разных специализаций, определяемый при беге на тредбане (А и Б) и при работе на ведоэргометре (В и Г). В первом случае он выражен как пороговая скорость (м/с), во втором - как абсолютная мощность пороговой нагрузки или мощность пороговой нагрузки в ваттах, отнесенная к весу Тела (Г). Черные прямоугольники - средние данные для всей группы, светлые - для 5 лучших аз группы. Числа в прямоугольниках указывают количество спортсменов данной специализации

Анаэробный порог служит показателем аэробных возможностей организма: чем больше последние, тем выше этот порог. Между МПК и спортивным результатом на длинных дистанциях, с одной стороны, и анаэробным порогом, с другой, имеется прямая зависимость (рис. 40). Анаэробный порог неодинаков у представителей разных специализаций: наибодее высокий он у спортсменов, тренирующих выносливость (рис. 41). У высококвалифицированных выносливых спортсменов он достигается лишь при нагрузках с потреблением О2 более 70- 80% от МПК, а у нетренированных людей - уже при нагрузках с потреблением О2, равном 45-60% от МПК. Выдающиеся марафонцы пробегают дистанцию со скоростью потребления кислорода, соответствующей 80-85% от их индивидуального МПК, на уровне ниже анаэробного порога (концентрация лактата в крови менее 4 ммоль/л).

Иначе обстоит дело при выполнении относительно кратковременных максимальных аэробных нагрузок с потреблением кислорода на уровне МПК и предельной продолжительностью до нескольких минут (бег на 1500 м, академическая гребля и т. п.). При выполнении таких упражнений существенную долю в энергопродукцию мышц вносит анаэробный гликогенолиз, что ведет к образованию большого количества молочной кислоты в работающих мышцах. У спортсменов мощность максимальной аэробной работы (критическая аэробная мощность) значительно больше, чем у неспортсменов. Отсюда и концентрация лактата в крови при работе на уровне МПК У спортсменов выше, чем у неспортсменов, - соответственно .около 140 и 90 мг%, или 15 и 10 ммоль/л. Чем выше результат в тСаких упражнениях, т. е. чем выше максимальная аэробная мощность, которую спортсмен может поддерживать на дистанции, тем выше концентрация лактата в крови на финише дистанции.

Кислотно-щелочное равновесие крови. Концентрация водородных ионов в крови (рН) в наибольшей степени зависит от содержания в ней молочной кислоты, а также от парциального напряжения СО2 и буферных возможностей крови. В состоянии покоя рН артериальной крови у спортсменов практически такой же, как и у иеспортсменов. Поскольку во время мышечной работы он почти исключительно определяется концентрацией молочной кислоты, все, что было сказано об эффектах тренировки в отношении лактата крови, справедливо и для рН. У спортсменов, тренирующих выносливость, снижение рН происходит при более значительных нагрузках, и оно меньше, чем у нетренированных. Вместе с тем при максимальных аэробных нагрузках снижение рН у спортсменов больше, чем у неспортсменов. В предельных случаях рН артериальной крови у высококвалифицированных спортсменов может падать до 7,0 и даже несколько ниже (особенно часто у гребцов).

Буферные соединения крови являются важнейшим механизмом в регуляции ее кислотно-щелочного равновесия. В условиях покоя содержание стандартного бикарбоната в крови У спортсменов в среднем такое же, как и нетренированных - соответственно 24,3 и 24,4 мэкв/л. Однако снижение его у спортсменов происходит при более значительных нагрузках, чем у неспортсменов. Это объясняется прежде всего описанными различиями в изменении концентрации лактата в крови: у спортсменов степень лактацидемии ниже, чем у неспортсменов.

Парциальное напряжение СО2 в артериальной крови при очень больших нагрузках несколько снижается, причем у спортсменов чуть меньше, чем у неспортсменов, что связано с более совершенной регуляцией..дыхания у спортсменов.

Глюкоза крови. Концентрация пдокозы крови в условиях покоя одинакова у спортсменов и неспортсменов. При относительно кратковременных упражнениях на выносливость она имеет тенденцию к увеличению по отношению к уровню покоя, а при длительных упражнениях-к постепенному снижению (до 50-60 мг% против 80-100 мг% в условиях покоя). В результате тренировки выносливости такое снижение концентрации глюкозы в крови становится все меньше, наступает позднее и все более удлиняется период работы при сниженном содержании глюкозы в крови (гипогликемии). У высококвалифицированных спортсменов даже после марафонского бега не обнаруживается снижения концентрации глюкозы в крови.

В заключение можно сказать, что основные изменения в крови, происходящие в процессе тренировки и приводящие к повышению, выносливости, сводятся к следующему:

  1. увеличению объема циркулирующей крови (в большей мере за счет повышения общего объема плазмы, чем эритроцитов, т. е. со снижением гематокрита);
  2. снижению рабочей лактацидемии (и соответственно ациде-мии) при немаксимальных аэробных нагрузках (в общем виде это можно определить как повышение анаэробного порога);
  3. повышению рабочей лактацидемии (и соответственно ацидемии) при максимальных аэробных нагрузках.

 

14