Что такое адаптация?
Адаптация — это приспособление организма к изменению условий существования.
Причина изменений — это действие раздражителя.
В качестве раздражителя могут выступать:
- холод
- жара
- свет
- механическое воздействие
- физическая нагрузка и пр.
В основе адаптации лежат два физиологических процесса:
- Неспецифические приспособительные реакции: универсальные, независящие от вида раздражителя, это увеличение частоты сердечных сокращений, дыхания, мобилизация энергетических ресурсов
- Специфические приспособительные реакции: затрагивает в первую очередь ту систему, которая нужна для приспособления к действию конкретного раздражителя
Какие бывают виды адаптаций?
- Срочная адаптация: изменение функционирования клеток, органов и систем, которое возникает сразу же после начала работы и направлено на эффективное преодоление нагрузки
- Долговременная адаптация: совокупность структурных и функциональных изменений клеток и органов, возникающих в ответ на регулярную нагрузку
К неспецифическим реакциям срочной адаптации можно отнести:
- активация симпатической нервной системы,
- повышение частоты пульса,
- глобальная мобилизация под действием гормонов (адреналина, норадреналина и кортизола).
К специфическим реакциям срочной адаптации относят:
- активация нейронов конкретных двигательных центров нервной системы
- улучшение кровотока в работающих мышцах
- усиление анаэробного синтеза АТФ
К срочной адаптации также относится стресс-реакция — мощная неспецифическая реакция, которая развивается в ответ на действие любого сильного и непривычного раздражителя и изменяет деятельность всех систем организма.
Стресс-реация включает в себя:
- активацию симпатической нервной системы
- увеличение выработки гормонов надпочечников
Стресс называют ещё реакций «бей или беги». Стресс — это аварийное приспособление организма к физической нагрузке.
В результате действия стресса происходят следующие процессы:
- усиливается расщепление источников энергии: углеводов и жиров
- учащается пульс и дыхание
- сужаются сосуды внутренних органов и кожи, расширяются сосуды сердца и мышц
По мере истощения запасов глюкозы к обеспечению энергией подключается гормон кортизол:
- усиливает расщепление жиров
- замедляет переход глюкозы из крови в мышцы
- расщепляет белки до аминокислот
- уменьшает силу воспалительных реакций
Различают дистресс и эустресс:
Дистресс — это негативный и чрезмерный стресс, который вызывает перенапряжение адаптационных механизмов и нарушает деятельность различных органов и систем. В следствие дистресса снижается иммунитет, повышается риск диабета, гипертонии, половых расстройств и ишемической болезни сердца.
Эустресс — положительный и дозированный стресс. В ходе регулярного повторяющегося эустресса возникают изменения в организме, которые лежат в основе долговременной адаптации, по другому это можно назвать «закаливанием» организма.
Нервная система
Срочная адаптация
- Усиливается синтез нейрогормонов, которые запускают выработку гормонов гипофиза, которые в свою очередь запускают синтез гормонов надпочечников, которые мобилизируют энергетические запасы и усиливают обмен веществ
- Усиливает частота дыхания и сердечных сокращений
- Усиливается окисление глюкозы в клетках и жиров в клетках
- Повышается электропроводимость клеточных мембран, за счёт чего лучше передаются нервные импульсы
- Расширяются сосуды работающих мышц
- Сужаются сосуды остальных органов, из-за чего повышается артериальное давление
- Возрастает концентрация буферных соединений в крови и меж.клеточной жидкости, которые необходимы для устранения кислот, образующихся при мышечной работе
- Снижается болевая чувствительность и повышается эмоциональное состояния за счёт увеличения выработки дофамина и эндорфинов
Долговременная адаптация
- Повышается число нервных окончаний в тканях
- Увеличиваются размеры нервно-мышечных синапсов
- Увеличивается количество связей между нервной системой и мышцами, эндокринными органами
- Улучшается функционирование вегетативной нервной системы
- Формируется динамический рабочий стереотип (запись в памяти о схеме движения)
Эндокринная система
Срочная адаптация
В момент выполнения человек физической нагрузки перед организмом стоит задача усилить выработку энергии, чтобы обеспечить эффективное выполнение нагрузки и сохранить состояние гомеостаза (постоянство внутренней среды).
Основная система от которой зависит выполнение этих задач — нервная, но и эндокринная вносит существенный вклад.
Основные задачи, которые необходимо выполнить на данном этапе:
- мобилизация источников энергии (гликоген, глюкоза, жирные кислоты, глюконеогенез)
- увеличение поступления энергии и кислорода к работающим мышцам, сердцу и мозгу
- снижение активность тех систем, которые не задействованы в преодолении нагрузки (половая и пищеварительная)
За данные процессы отвечает симпато-адреналовая система и гипоталамо-гипофизарная система.
Повышение выработки гормонов
Усиливается выработка следующих гормонов:
- Адреналин
- Норадреналин
- Кортизол
- Соматотропин
- Альдостерон
- Вазопрессин
- Гормоны щитовидной железы (тироксин и трийодтиронин)
- Глюкагон
- Адреналин
Возбуждает дыхательный центр мозга и расширяет бронхи. Возрастает частота и глубина дыхания, в кровь поступает больше кислорода.
Кислород же необходим для аэробного процесса выработки энергии в окислительных или смешенных мышечных волокнах.
Также, адреналин способствует обеспечению клетками энергией, посредством усиления расщепления гликогена в печени, мышцах и распада глюкозы в клетках.
Кроме того, адреналин совестно с норадреналином (а также кортизолом и соматотропином) активирует фермент липазу, расщепляющий триглицериды.
Норадреналин
Сужает венозные сосуды и артериальные сосуды внутренних органов и расширяет капилляры в мышцах, сердце и мозгу.
Заставляет сердце чаще сокращаться.
Усиление сокращения сердца и перераспределение кровотока позволяет мышцам получать больше питательных веществ с кровью.
Так же, как и адреналин усиливает расщепление гликогена и глюкозы в мышцах и печени.
Адреналин и норадреналин подавляют секрецию другого гормона — инсулина, так как инсулин тормозит процессы расщепления гликогена и глюконеогенез.
Кортизол
Усиливает расщепление белков (в основном старых белков иммунной системы) для процесса глюконеогенеза (превращение белков, жиров в глюкозу).
Активирует ферминт липазу.
Повышает чувствительность клеток к адреналину.
Глюкагон
Усиливает в печени расщепление гликогена и глюконеогенез.
Антагонист инсулина.
Соматотропин (гормон роста)
Усиливает глюконеогенез, уменьшает потребление глюкозы мышцами
Усиливает расщепление жиров.
Тироксин и трийодтиронин
Усиливает расщепление гликогена и глюконеогенеза
Вазопрессин
В результате того, что плазма крови, во время тренировок, теряет воду и кровь становится более густой, увеличивается секреция антидиуретического гормона, который сужает сосуды и уменьшает выведение воды почками.
Ангиотензин и альдостерон
Ангиотензин сужает артерии и вены и повышает концентрацию другого гормона — альдостерона.
Альдостерон препятствует выведению с мочой натрия и воды.
Ангиотензин также вызывает чувство жажды, действуя на центр жажды головного мозга.
В результате действия возопрессина, ангиотензина и альдостерона увеличивается объём крови и повышается артериальное давление.
Долговременная адаптация
При регулярных физических нагрузках происходит следующее:
- Улучшается работа гипоталамо-гипофизарной и симпато-адреналовой системы: системы быстрее включаются в работу
- Железы выбрасывают в кровь ровно столько гормонов, сколько необходимо (у нетренированных людей объём выброса может быть чрезмерным)
- Уменьшается порог реагирования гормонов надпочечников на нагрузку (постепенно организм адаптируется к нагрузке и нужная большая интенсивность для выброса стрессовых гормонов)
- Объём плазмы крови во время нагрузки снижается не так сильно, как у нетренированных людей
- Активируется синтез новых мышечных белков, в следствии действия тестостерона, соматропина и инсулина
- Возрастает число рецептов к тестостерону
- Усиливает ответ клеток на инсулин
Кровеносная система
В ходе физической нагрузки кровеносная система должна обеспечить доставку кислорода к работающим мышцам, не допустить сильных колебаний объёма, хим.состава и pH плазмы крови и отвести выделяемое мышцами тепло, чтобы избежать перегрева внутренних органов.
Срочная адаптация
- Уменьшается сродство гемоглобина к кислороду, он начинает активнее отдавать его работающим мышцам путём диффузии, увеличивается артериовенозная разница (в венозной крови после мышц почти нет кислорода).
- Кровь становится более густой (гемоконцентрация) из-за потери плазмой воды (до 10% и более), которая выходит в межклеточное пространство в следствии высокого давления (оно выдавливает воду в ткани), накопления в меж.клеточном пространстве большого количества продуктов обмена (кровь становится гипотононична по отношению к меж.пространству)
- Увеличивается количество форменных элементов крови, которые вымываются из кроветворных органов: эритроцитов (увеличивается отдача кислорода), лейкоцитов (усиливается иммунитет) и тромбоцитов (усиливается свёртываемость крови).
Долговременная адаптация
При долговременной адаптации увеличивается поступление кислорода к тканям во время нагрузок и в покое. Уменьшается нагрузка на сердце и дыхательную систему, повышается работоспособность.
- Увеличивается объём циркулирующей крови: растёт объём плазмы в связи с высокими уровнями альдостерона и вазопрессина. Уменьшается вязкость крови
- Кислородная ёмкость крови становится выше: растёт число эритроцитов и содержания в них в гемоглобина. Ослабляется связь гемоглобина с кислородом (из-за накопления продуктов анаэробного гликолиза), гемоглобин лучше отдаёт кислород тканям организма
Сердечно-сосудистая система
У миокарда при тяжёлых нагрузках потребность в кислороде может увеличиваться в десятки раз и более.
Ключевую роль играет симпатическая нервная система, которая повышает силу и частоту сердечных сокращений, расширяет вены в мышцах и сужает артерии в неприоритетных органах.
Срочная адаптация
- Увеличение частоты сердечных сокращений. При лёгких нагрузках ЧСС быстро повышается до 100 уд./минуту, при средних до 120-130 уд./минуту, при тяжёлых — до 180 уд./мин.
- Увеличение систолического объёма. Во время физической работы СО может повышаться в 1.5-2 раза. Это связано с деятельностью адреналина.
- Изменение тонуса сосудов и перераспределение крови
- Повышается артериальное давление. При глобальной динамической работе, затрагивающей всё тело (плавание, бег, езда на велосипеде) систолическое давление может возрастать до 240 мм рт.ст. и более. При работе на тренажёрах до 190 мм рт.ст.
- Усиливается коронарное (сердечное) кровоснабжение. Кровоснабжение сердца может увеличиваться в 4-5 раз.
- Усиливается теплоотдача за счёт изменения кровотока. Увеличивается кровоток через кожу.
Долговременная адаптация
- Повышается плотность капилляров в мышцах, лёгких и сердце
- Увеличивается число митохондрий в кардиомиоцитах
- Происходит гипертрофия миокарда, увеличивается систолический объём
- Снижается артериальное давление и ЧСС в покое
- Уменьшается время восстановления ЧСС до нормы после окончания занятия