Факторы, определяющие и нарушающие деятельность мышечной системы
Круг факторов, оказывающих отрицательное воздействие на нервно-мышечный аппарат человека и его мышечную работоспособность, ограничен. Естественным и самым сильным фактором, оказывающим во все периоды жизни как отрицательное, так и положительное воздействие на скелетные мышцы и двигательные функции человека, является величина нагрузки на опорно-двигательный аппарат. Наиболее значительный «удар» по мышечной системе (в любом возрасте) наносит уменьшение физической нагрузки на нее (гипокинезия). На всех этапах онтогенеза человека снижение двигательной активности обусловливает понижение энерготрат, приводящее к торможению процессов окислительного фосфорилирования в мышечных клетках. При этом снижается скорость ресинтеза АТФ в мышцах и уменьшается их физическая работоспособность. В миоцитах уменьшаются количество мито-хондрий, их размеры и содержание в них крист. Снижаются активность фосфорилазы А и Б, НАДН2-дегидрогеназы, сукцинат-дегидрогеназы, ферментативная активность АТФ-азы миофибрилл. Замедляется скорость распада и синтеза богатых энергией фосфорных соединений, и, следовательно, уменьшается мышечная работоспособность. В наибольшей степени это начинает проявляться в зрелом возрасте (после 35-40 лет). Отсутствие оптимального уровня физической активности у человека (суточные энерготраты меньше 2800-3000 ккал) снижает тонус скелетных мышц, их возбудимость и сократительные свойства, ухудшает способность выполнять высококоординированные движения, уменьшает работоспособность мышц как при динамической, так и при статической работе практически любой интенсивности. Основной причиной снижения работоспособности мышц, особенно малоактивных в течение суток, является уменьшение содержания сократительных белков в мышечных клетках из-за замедления интенсивности процессов их синтеза. В условиях низкой физической активности и, следовательно, снижения интенсивности распада макроэргов ослабевает периодическая стимуляция генетического аппарата клетки, определяющего синтез сократительных белков. За счет снижения активности процессов фосфорилирования в миоцитах замедляется синтез белка по схеме «ДНК —> РНК —> белок». С уменьшением физической активности замедляется выработка гормонов, стимулирующих развитие мышечной ткани (андрогены, инсулин). Этот механизм также приводит к замедлению скорости синтеза сократительных белков в клетках скелетных мышц.
Однако не только сниженная физическая активность, но и повышенная (гиперкинезия) также является одним из факторов, уменьшающих функциональные возможности двигательного аппарата и способствующих развитию патологии нервно-мышечной системы. Здесь (в силу специфики задач данной главы и учебника в целом) нет необходимости касаться влияния больших физических напряжений (например, тяжелоатлетов) на развитие патологии опорно-двигательного аппарата. Это — предмет спортивной медицины. Вместе с тем следует подчеркнуть, что труд миллионов людей связан с необходимостью совершения большого количества (за рабочий день) физических усилий при небольшой их величине (от 100-500 г до 10-15 кг и больше). Так, например, сборщики электромоторов, контролеры-сортировщики, операторы-сборщики автомобильных заводов, сборщики обуви, операторы вычислительных клавишных машин, телеграфисты совершают за рабочий день от 40 до 130 тыс. движений пальцами рук. При этом суммарная локальная работа небольших мышечных групп нередко превышает за рабочую смену 100-120 тыс. кгм. Степень развивающегося при таких работах мышечного утомления, последующего за ним перенапряжения нервно-мышечного аппарата и профессиональной патологии нервно-мышечного аппарата определяются количеством движений за смену и величиной развиваемого мышцами усилия. Если величина суммарной нагрузки превышает некий пороговый уровень (например, 60-80 тыс. движений пальцев за смену), то в результате происходит снижение мышечной работоспособности и возможно развитие профессиональных заболеваний нервно-мышечного аппарата.
На всех этапах онтогенеза человека оптимальная деятельность его опорно-двигательного аппарата или возникающие нарушения мышечных функций во многом зависят от поступления в организм необходимых ему химических субстратов: белков, углеводов, жиров, витаминов и минеральных веществ, т.е. от структуры питания.
Белки, составляя около 15% веса тела, преимущественно находятся в скелетных мышцах. Пока организм человека не лишен полностью своих основных энергетических субстратов (углеводов и жиров), доля белков в энергетическом обеспечении жизнедеятельности не превышает 1-5%. Основное назначение потребления белков состоит в их использовании в процессе роста и поддержания мышечной и костной массы, построения клеточных структур, синтеза ферментов. У человека, не выполняющего значительных физических нагрузок, ежедневные потери белка составляют около 25-30 г. При тяжелой физической работе эта величина возрастает на 7-10 г. Необходимая ежедневная норма потребления белков наибольшая в периоды роста организма и при выполнении больших физических нагрузок. Минимальное количество белков, потребляемых в день на 1 кг веса тела детьми 4-7 лет, составляет 3,5-4 г; 8-12 лет - 3 г и подростками - 2,-2,5 г. После завершения роста организма необходимо потреблять около 1 г белков на 1 кг веса тела. Для лиц, выполняющих тяжелую физическую работу, эта величина должна быть на 20-30% больше. Необходимо помнить, что даже в самых богатых белками продуктах (мясо, яйца) содержание белка не превышает 20-26%. Следовательно, для поддержания полноценного белкового баланса величину потребляемых человеком белковых продуктов по сравнению с приведенными выше нормами потребления белка необходимо увеличить в 4-5 раз.
Основными источниками энергии при мышечной работе человека являются углеводы и жиры. При «сгорании» 1 г углеводов освобождается 4,1 ккал энергии, а 1 г жира - 9,3 ккал. Процентное соотношение использования углеводов и жиров при мышечной деятельности человека зависит от мощности работы. Чем она выше, тем больше тратится углеводов, а чем меньше -тем больше окисляются жиры. С содержанием жира, применительно к задачам обеспечения энергией работы опорно-двигательного аппарата, на всех этапах онтогенеза особых проблем не возникает, так как имеющееся у человека жировое депо способно обеспечить реальные потребности его организма в энергии при работах средней и умеренной мощности в течение многих часов. Несколько сложнее дела обстоят с углеводами.
Дело в том, что работоспособность скелетных мышц находится в прямой зависимости от содержания в их волокнах углеводов (гликогена). В норме в 1 кг мышцы содержится около 15-17 г гликогена. В любом возрасте чем больше гликогена содержат мышечные волокна, тем большую работу они способны совершить. Содержание углеводов в мышце зависит от интенсивности предшествующей работы (их траты), поступления в организм углеводов с пищей, продолжительности периода восстановления после физических упражнений. Для поддержания высокой работоспособности человека во всех возрастных периодах общими закономерностями являются: 1) при любом количестве углеводов в ежедневной диете при отсутствии физических упражнений содержание гликогена в мышцах меняется незначительно; 2) концентрация гликогена в мышечных волокнах снижается почти до нуля при интенсивной работе в течение 40-100 мин; 3) для полного восстановления содержания гликогена в мышцах требуется 3-4 суток; 4) возможно увеличение содержания гликогена в мышцах, а следовательно, и работоспособности на 50-200%. Для этого необходимо выполнить мышечную работу субмаксимальной мощности (70-80% от МПК) длительностью 30-60 мин (при такой нагрузке гликоген будет в основном израсходован) и затем 2-3 дня использовать углеводную диету (содержание углеводов в пище до 70-80%).
В обеспечении мышечной деятельности ведущую роль играет АТФ. В то же время ресинтез АТФ и, следовательно, работоспособность мышц во многом зависят от содержания в организме витаминов. При недостатке витаминов В-комплекса снижается аэробная выносливость человека. Это связано с тем, что среди множества разнообразных функций, на которые влияют витамины этой группы, их роль особенно велика в качестве кофакторов в различных ферментных системах, связанных с окислением продуктов питания и образованием энергии. Так, в частности, витамин В1 (тиамин) необходим для трансформации пировиноградной кислоты в ацетил-КоА. Витамин В2 (рибофлавин) превращается в ФАД, который действует как акцептор водорода во время окисления. Витамин В3 (ниацин) является компонентом НАДФ - кофермента гликолиза. Витамин B12 играет важную роль в метаболизме аминокислот (изменении мышечной массы при тренировке) и необходим для образования эритроцитов, транспортирующих кислород к мышечным клеткам для процессов окисления. Функции витаминов В-комплекса столь взаимосвязаны, что дефицит одного из них может нарушить утилизацию других. Недостаток одного или нескольких витаминов группы В снижает мышечную работоспособность. Дополнительное употребление этой группы витаминов повышает работоспособность только в тех случаях, когда у испытуемых наблюдался дефицит этих витаминов.
Недостаточное поступление с пищей витамина С (аскорбиновой кислоты) также уменьшает мышечную работоспособность человека. Этот витамин необходим для образования коллагена - белка, содержащегося в соединительной ткани. Следовательно, он важен для обеспечения нормальной функции (особенно при больших нагрузках) костно-связочного аппарата и сосудов. Витамин С участвует в обмене аминокислот, синтезе некоторых гормонов (катехоламинов, противовоспалительных кортикоидов), в обеспечении абсорбции железа из кишечника. Дополнительный прием витамина С повышает мышечную работоспособность лишь в случаях, когда имеет место его дефицит в организме. Витамин Е (альфа-токоферол) способствует увеличению концентрации креатина в мышцах и развитию ими большей силы. Он обладает также антиоксидантными свойствами. Сведения о влиянии остальных витаминов на работоспособность мышц у нетренированных и у спортсменов весьма противоречивы. Однако несомненно, что без приема ежедневной нормы полного комплекса витаминов работоспособность мышц может быть снижена.
Значение минеральных веществ в поддержании высокой мышечной работоспособности не вызывает сомнения. Однако их дополнительная потребность отмечена лишь у лиц, выполняющих длительные и большие физические нагрузки в условиях жаркого и влажного климата.
Отрицательное воздействие на двигательные функции оказывает прием алкоголя. Данные по этому фактору «риска» применительно к деятельности опорно-двигательного аппарата весьма неоднозначны. Тем не менее некоторые доказанные положения о влиянии алкоголя на нервно-мышечную систему состоят в следующем: 1. Прием алкоголя приводит к усилению процессов торможения в моторной зоне коры головного мозга, ухудшает процессы дифференцировки тормозных процессов при двигательных реакциях, снижает скорость переключения процессов торможения и возбуждения, уменьшает силу процессов концентрации возбуждения и скорость нарастания частоты импульсов в двигательных мотонейронах. 2. При употреблении алкоголя у человека снижаются сила и скорость сокращения скелетных мышц, что приводит к снижению их скоростно-силовых качеств. 3. При этом ухудшаются проявления двигательной координации человека. 4. Замедляются все виды реакций на внешние раздражители (свет, звук и др.). 5. Увеличиваются вегетативные реакции на ту же, что и до приема алкоголя, мышечную работу, то есть возрастает физиологическая «стоимость» работы. 6. Снижается концентрация глюкозы в крови, вызывая тем самым ухудшение функций мышечной системы. 7. Уменьшается содержание гликогена в мышцах (даже после однократного приема алкоголя), что приводит к снижению мышечной работоспособности. 8. Длительный прием алкоголя приводит к снижению сократительной функции скелетных мышц человека.
Крайне ограничены сведения о влиянии табакокуренш на функции опорно-двигательного аппарата. Доподлинно известно лишь, что никотин, попадающий в кровь, ухудшает процессы регуляции силы сокращения скелетных мышц, ухудшает координацию движений, снижает мышечную работоспособность. У курящих показатели МПК ниже, чем у некурящих. Это обусловлено более интенсивным присоединением окиси углерода к гемоглобину в эритроцитах, что снижает транспорт кислорода к работающим мышцам. Никотин, уменьшая содержание витаминов в организме человека, способствует понижению его мышечной работоспособности. При длительном табакокурении снижается эластичность соединительной ткани, уменьшается эластичность мышц. Это приводит к.возникновению болевых реакций при интенсивных сокращениях мышц человека.
Таким образом, наряду со многими отрицательными последствиями курения табака для систем организма человека и их функций никотин вызывает также снижение мышечной работоспособности и уровня физического здоровья курящих людей.
Одним из наиболее широко применяемых людьми эргогенных средств, то есть средств, повышающих работоспособность, является кофеин. Воздействуя на ЦНС, кофеин увеличивает ее возбудимость; улучшает концентрацию внимания; поднимает настроение; укорачивает скорость сенсомоторных реакций; снижает утомление и задерживает время его проявления; стимулирует выделение катехоламинов; усиливает мобилизацию из депо свободных жирных кислот; повышает скорость использования мышечных триглицеридов. Благодаря всем этим реакциям кофеин вызывает заметное повышение аэробной работоспособности (езда на велосипеде, бег на длинные дистанции, плавание и др.). По-видимому, кофеин способен также улучшать мышечную работоспособность у спринтеров и лиц, занимающихся силовыми видами спорта. Это может быть связано с его способностью усиливать обмен кальция в саркоплазматическом ретикулуме и работу калий-натриевого насоса в мышечных клетках.
Тем не менее, несмотря на указанное влияние кофеина на работоспособность человека, он может вызывать и негативные последствия. У лиц, не привыкших употреблять кофеин, но чувствительных к нему, а также у тех, кто употребляет его в больших дозах, кофеин вызывает повышенную возбудимость, бессонницу, беспокойство, тремор скелетных мышц. Действуя как диуретик, кофеин усиливает обезвоживание организма, нарушая процессы терморегуляции, снижает мышечную работоспособность, особенно в условиях высокой температуры и влажности окружающей среды.
Некоторые спортсмены используют наркотические средства с целью ускорения процессов восстановления после тяжелых физических нагрузок. Иногда применяется даже кокаин. Последний стимулирует деятельность ЦНС, считается симпатомиметическим препаратом, блокирует повторное использование норадреналина и дофамина (нейромедиаторов) нейронами после их образования. Блокируя их повторное использование, кокаин усиливает действие этих нейромедиаторов во всем организме. Некоторые спортсмены считают, что кокаин способствует повышению работоспособности. Однако это ощущение обманчиво. Оно связано с возникающим чувством эйфории, повышающим мотивацию и уверенность в своих силах. Наряду с этим кокаин «маскирует» утомление и болевые ощущения и может способствовать развитию перенапряжений в нервно-мышечном аппарате. В целом доказано, что кокаин не обладает способностью повышать мышечную работоспособность.
Для повышения мышечной работоспособности лицами, занимающимися физическими упражнениями и спортом, нередко используются гормональные препараты. С начала 50-х годов началась эра применения анаболических стероидов, а со второй половины 80-х годов — синтетического гормона роста. В силу наибольшей распространенности и опасности использования для организма остановимся лишь на андрогенах - анаболических стероидах, почти идентичных мужским половым гормонам.
Употребление анаболических гормонов приводит к значительному увеличению общей массы тела; содержания калия и азота в моче, свидетельствующих об увеличении чистой мышечной массы тела; размеров целых мышц и площади поперечного сечения составляющих их миоцитов за счет увеличения количества содержащихся в них миофибрилл (т.е. количества сократительных белков); силы и работоспособности скелетных мышц. Следовательно, основной эффект использования стероидных гормонов заключается в увеличении объема мышечной массы (миофибриллярная гипертрофия) и силы сокращения. В то же время эти гормоны практически не влияют на аэробную выносливость человека, скоростные качества его мышц, скорость процессов восстановления работоспособности после интенсивных физических нагрузок.
Однако использование стероидных гормонов (иногда уже со школьного возраста) - это не только вопрос этики, но и проблема сохранения здоровья огромного количества людей. Вследствие высокой степени риска для здоровья анаболические гормоны и синтетический гормон роста относятся к числу запрещенных препаратов. Основные отрицательные последствия для здоровья принимающих стероидные гормоны заключаются в следующем. Использование синтетических анаболических гормонов подавляет секрецию собственных гонадотропных гормонов, контролирующих развитие и функцию половых желез (яичек и яичников). У мужчин сниженная секреция гонадотропина может привести к атрофии яичек, уменьшению выделения тестостерона и количества спермы. Гонадотропные гормоны у женщин необходимы для осуществления овуляции и секреции эстрогенов, поэтому пониженное содержание в крови этих гормонов в результате применения анаболических стероидов приводит к нарушениям менструального цикла, а также маскулинизации - уменьшению объема груди, огрублению голоса, появлению волос на лице.
Побочным действием употребления анаболических стероидов может быть увеличение предстательной железы у мужчин. Известны также случаи нарушения функции печени, обусловленные развитием химического гепатита, которые могут перейти в рак печени.
У лиц, длительное время употребляющих анаболические стероиды, возможно снижение сократительной функции миокарда. У них происходит значительное снижение концентрации в крови альфа-липопротеидов высокой плотности, обладающих антиатерогенными свойствами, то есть препятствующими развитию атеросклероза. Следовательно, применение стероидных гормонов сопряжено с высокой степенью риска возникновения ишемической болезни сердца.
Употребление стероидов приводит к изменениям личностных качеств человека, наиболее выраженное из которых - повышенная агрессивность.
Дата добавления: 2022-04-12; просмотров: 99;