ПРИСКОРЕНИЙ КУРС БІОЛОГІЇ, ФІЗІОЛОГІЇ І НЕМНОЖКО АНАТОМІЇ.
Максимально просто і коротко нагадаю шановному читачеві, що серце - це порожнистий м'язовий орган, умовно розділяється на праве і ліве серце. Кожна така «половина» складається з передсердя і шлуночка (разом, у нас два передсердя і два шлуночка). Основна функція серця - доставка кисню у вигляді гемоглобіну (що міститься в еритроцитах) і поживних речовин до органів і тканин, а також видалення продуктів обміну (вуглекислий газ, продукти розпаду клітин і так далі).
Передсердя виконує роль своєрідного «провідника» для крові, допомагаючи заповнювати шлуночок. Заповнений шлуночок є основною камеру, викидає кров в систему кровообігу. Правий шлуночок викидає кров в мале коло кровообігу (він знаходиться в легких, там кров збагачується киснем, а «відходи виробництва» у вигляді вуглекислого газу видаляються), а велике коло кровообігу отримує кров, що викидається лівим шлуночком, який і є головним «двигуном» серця , саме на нього пильно дивляться люди, що займаються спортивною фізіологією.
Впровадження в практику лікаря рентгенографії підтвердило знахідки Henschen і Darling, продемонструвавши глобальне збільшення розмірів серця у тренованих атлетів (4, 5). Поява електрокардіографії (ЕКГ), а пізніше і двомірної ехокардіографії (ЕХО-КГ) послужило подальшим поштовхом до вивчення змін серця у атлетів. Опис порушень ритму, змін камер і стінок серця, клапанів, великих судин - все це призвело до глибшого розуміння фізіологічної адаптації серцево-судинної системи, що розвивається під впливом бігу.
До початку 20 століття був накопичений значний матеріал, який показав сприятливий характер змін серця під впливом фізичних навантажень. Однак в 1902 році було зроблено висновок про те, що тривале «знаходження в спорті» призводить до передчасного колапсу серцево-судинної системи, а зміни серцево-судинної системи у атлетів, являють собою форму «патології від надмірного використання» (6). Ця концепція, що отримала назву «серце атлета» неодноразово переглядалася за останні 113 років, а прямого підтвердження їй досі не знайдено.
У зв'язку з цим досить важливим є дослідження, проведене на 114 італійських атлетів рівня Олімпійської збірної. Робота не показала погіршення функції лівого шлуночка або наростання кількості небажаних порушень з боку серцево-судинної системи за тривалий (5-11 років) період інтенсивних занять спортом (7). І хоча суперечки щодо користі зміни функції серця у спортсменів тривають досі, більшість дослідників сходяться на думці, що всі зміни з боку серцево-судинної системи є варіант природної адаптації, а не патологію.
ФІЗІОЛОГІЧНІ ЗМІНИ СЕРЦЯ, ПОВ'ЯЗАНІ З бігом.
Для допитливих читачів доступні кілька чудових робіт, присвячених докладному розбору спортивної фізіології (8, 9, 10), тому в даному розділі будуть представлені лише загальні зміни з боку серця. При заняттях бігом з'являється прямий взаємозв'язок між інтенсивністю роботи (зовнішньої роботою) і потребою організму в кисні. Ця потреба реалізується за рахунок збільшення захоплення кисню легкими (показник VO2). Серцево-судинна система відповідальна за транспорт багатою киснем крові з легких до скелетної мускулатури і інших тканин і внутрішніх органів. Цей процес забезпечується серцевим викидом (кількість крові, що викидається шлуночком за одну хвилину, в нормі 4-8 л / хв). Формула для розрахунку серцевого викиду виглядає досить просто - ЧСС (частота серцевих скорочень, у нормальної людини 60-100 уд / хв) помножити на УО (ударний обсяг, або обсяг крові, що викидається шлуночком за одне скорочення, зазвичай 60-100 мл / уд) .
Незважаючи на гадану простоту, на кожен з показників в цьому рівнянні впливає величезна кількість факторів, а сам серцевий викид здатний легко збільшуватися в 5-6 разів при інтенсивних фізичних навантаженнях. Наприклад, Miguel Indurain, або «Великий Мить», п'ятикратний переможець легендарної велогонки «Тур де Франс» мав в спокої ЧСС 28 уд / хв. При навантаженні ЧСС і СВ спортсмена підвищувалися відповідно до 220 уд / хв і 50 л / хв! Частота серцевих скорочень у спортсменів змінюється в широких межах, від менш 40 уд / хв у спокої до понад 200 уд / хв у молодих, добре тренованих спортсменів. Саме підвищення ЧСС сприяє збільшенню серцевого викиду при фізичних навантаженнях.
Максимальна частота пульсу природним чином варіює у різних людей, неухильно знижується з віком, і не підвищується за допомогою тренувань (11, 12). В цілому, ЧСС в спокої буде знижуватися приблизно на 5-25 ударів в хвилину при заняттях будь-яким спортом. Природа цього феномена до кінця не з'ясована, але швидше за все зниження ЧСС є результатом складних взаємодій нервової системи і хімічних речовин, що регулюють швидкість скорочення серця і тонусу судин. При зниженні ЧСС в спокої залишається більше часу на заповнення серця. При збільшенні обсягу і маси викидають кров шлуночків, відбувається поліпшення доставки кисню і поживних речовин як до органів і тканин, так і до серцевого м'яза - міокарда. Все це робить міокард більш ефективним і дозволяє йому підтримувати наші потреби навіть в найскладніших бігових ситуаціях (привіт, ультра-марафонці!).
На противагу цьому, ударний обсяг (обсяг крові, що викидається шлуночком за одне скорочення) може досить значимо збільшуватися як в стані спокою, так і при фізичному навантаженні, за умови регулярний і тривалих занять спортом. Збільшення камер серця, а також придбана здатність до збільшення ударного обсягу є результатом тренувань на витривалість. На жаль, в даний час невідомо, який з багатьох факторів, що впливають на ударний обсяг, відіграє провідну роль у його збільшенні.
1. Изотонические види спорту. де, перш за все, йде розвиток витривалості (динамічний спорт) - сюди відносяться біг на довгі дистанції, велосипед, веслування, плавання. Даний вид характеризується високою руховою активністю і мінімальної силовий. Основні зміни з боку серця - підвищення ЧСС і ударного обсягу, тоді як тонус судин падає, але, в загальному, у атлетів відзначається невелике підвищення артеріального тиску. Навантаження серця здійснюється переважно обсягом крові.
2. Ізометричні види спорту. або тренування сили, характеризуються насамперед підвищенням судинного тонусу і нормальним або трохи підвищеним серцевим викидом. До даних видів спорту можна віднести важку атлетику, легка атлетика з штовханням або метанням снарядів, і американський футбол.
3. Комбінація ізотонічного і ізометричного спорту зустрічається, наприклад, в хокеї, баскетболі, футболі.
Для того щоб почали розвиватися вищеописані зміни (незалежно, чи займаєтеся ви фізіологічним або изометрическим видом спорту) необхідно займатися регулярно. Як часто і як багато?
Лівий шлуночок (ЛШ) можна назвати «робочою конячкою» серця, оскільки саме він виконує основну роботу з викидання крові у велике коло кровообігу, звідки вона розподіляється по органах і тканинах. І саме лівий шлуночок швидше реагує на підвищення фізичної активності, змінюючись і підлаштовуючись відповідно до потребам свого власника.
На малюнку видно збільшення товщини стінки ЛШ як у чоловіків (чорні стовпчики), так і у жінок-спортсменів (білі стовпчики) (16).
На наступному малюнку представлено збільшення розмірів лівого шлуночка з залежності від виду спорту (білий стовпець - вплив на розмір камери ЛШ, чорний стовпець - вплив на товщину стінки ЛШ), звідки видно, що біг на довгі дистанції призводить як до збільшення товщини ЛШ (гіпертрофія) , так і до збільшення розміру камери (дилатація) (17).
Можливою причиною вищеописаних змін є той факт, що біг на довгі дистанції «обростає» поруч додаткових активностей, які отримали загальну назву «крос-тренінг» (14, 15). Регулярний тренувальний стрес викликає зміни не тільки лівого шлуночка. Для прийому та викиду великих обсягів крові необхідно, щоб і правий шлуночок (ПШ) зазнав змін, що і було підтверджено низкою досліджень. Ряд робіт з використанням ехокардіографії і магнітно-резонансної томографії підтвердив, що під впливом регулярних тренувань на витривалість відбувається збільшення як ЛШ, так і ПЖ (18, 19). Подальші дослідження атлетів, тренування яких спрямовані на підвищення витривалості, виявили потовщення (гіпертрофія) стінки ПЖ на тлі регулярних навантажень (20).
Аорта. як найбільша артерія організму, відчуває величезне навантаження під час тренування. Природа цього навантаження залежить від виду спорту, при тренуваннях на витривалість аорта розтягується переважно великим об'ємом крові, тоді як тиск підвищується дуже слабо. Очевидно, що подібні навантаження приведуть до змін аорти, що і було підтверджено в ряді досліджень (21, 22). Збільшення розмірів аорти, клапанів та інших структур, пов'язаних з цією артерією - ось основні знахідки у тренуються на витривалість атлетів.
Зміни, що відбувається в серцево-судинній системі у атлетів, подібні як у чоловіків, так і у жінок. Однак існуючі дані свідчать про те, що у жінок ці зміни виражені менше, ніж у чоловіків. Швидше за все, це пов'язано з меншою площею тіла у жінок, хоча чітко пояснити даний феномен поки не можуть (23, 24). Расова приналежність теж грає роль в вираженості змін серцево-судинної системи. Доведено, що у чорношкірих атлетів товщина стінки ЛШ виражена сильніше (25).
1. Henschen S. Skidlauf und skidwettlauf: eine medizinische sportstudie. Mitt Med Klin Upsala. 1899; 2.
2. Darling EA. The effects of training: a study of the Harvard University crews. Boston Med Surg J. 1899; 161: 229-233.
3. White PD. The pulse after a marathon race. JAMA. 1918; 71: 1047-1048.
4. Roskamm H, Reindell H, Musshoff K, Koenig K. Relations between heart size and physical efficiency in male and female athletes in comparison with normal male and female subjects. Arch Kreislaufforsch. 1961; 35: 67-102.
5. Bulychev VV, Khmelevskii VA, Rutman l. Roentgenological and instrumental examination of the heart in athletes. Klin Med. 1965; 43: 108-114.
6. Moritz F. Uber orthodiagraphische untersuchungen am herzen. Med Wochenschr. 1902; 49.
9. Rowell LB. Human Circulation: Regulation During Physical Stress. New York, NY: Oxford University Press; 1986.
11. Jose AD, Collison D. The normal range and determinants of the intrinsicheart rate in man. Cardiovasc Res. 1970; 4: 160-167.
13. Fagard R, Aubert A, Staessen J, et al. Cardiac structure and function in cyclists and runners. Comparative echocardiographic study. Br Heart J 1984; 52: 124-9.
17. Milliken MC, Stray-Gundersen J, Peshock RM, Katz J, Mitchell JH. Left ventricular mass as determined by magnetic resonance imaging in male endurance athletes. Am J Cardiol. 1988; 62: 301-305.
18. Hauser AM, Dressendorfer RH, Vos M, Hashimoto T, Gordon S, Timmis GC. Symmetric cardiac enlargement in highly trained endurance athletes: a two-dimensional echocardiographic study. Am Heart J. 1985; 109: 1038-1044.