Вплив гіпоксії на організм людини
Всім відомо, що спорт, на відміну від фізкультури, шкідливий для здоров`я. Какчеловеку, який вирішив серйозніше зайнятися улюбленим хобі - підводному плаваніюна затримці дихання, мені стало цікаво чи зможу я витримати ту грань, чтопроходіт між оздоровчим ефектом фізкультури і руйнівним воздействііспорта. Перше ніж прийшло в голову турбуватиметься - не шкідлива затримка диханіясама по собі. Особливо коли починаєш її так часто практикувати. Ісследованіюетого питання і присвячений реферат.
гіпоксія
Зміст
Почнемо з визначення. Гіпоксія - киснева недостатність - стан, що виникає при недостатньому постачанні тканин організму киснем або нарушенііего використання в процесі біологічного окислення. Компенсаторною реакціейорганізма є збільшення рівня гемоглобіну в крові. Пусковий механізмразвітія гіпоксії пов`язаний з гіпоксемією - зниженням вмісту кисню вартеріальной крові.
Здоровий організм може виявитися в стані гіпоксії, якщо потреба вкіслороде (кисневий запит) вище, ніж можливість її задовольнити. Наіболеераспространеннимі причинами виникнення такого стану є:
1. низький вміст кисню у вдихуваному повітрі в условіяхвисокогорья;
Відео: Жданов В.Г. Алкоголь: вплив алкоголю на організм людини
2. тимчасове припинення або ослаблення легеневої вентиляції пріниряніі на різну глибину;
3. зростання потреби в кисні при виконанні мишечнойработи.
Відео: Вплив куріння на організм людини
У перших двох ситуаціях при збереженій або навіть сніженнойпотребності в кисні зменшується можливість його отримання, тоді як прівиполненіі м`язової роботи можливості забезпечення киснем відстають отрастущей потреби, пов`язаної з підвищеною витратою енергії.
Кисень необхідний для процесів окисного фосфорилювання, тобто длясінтеза АТФ, і його дефіцит порушує перебіг всіх процесів в організмі, що залежать від енергії АТФ: роботу мембранних насосів, що транспортують іонипротів градієнта, синтез медіаторів і високомолекулярних сполук -ферменти, рецепторів для гормонів і медіаторів. Якщо це відбувається в клеткахцентральной нервової системи, нормальне протікання процесів збудження іпередачі нервового імпульсу стає неможливим і починаються збої в нервнойрегуляціі функцій організму.
Брак кисню стимулює використання організмом додаткових, анаеробних джерел енергії - розщеплення глікогену до молочної кіслоти.Виход енергії АТФ при цьому малий. Крім того, виникають неприємності в відезакісленія внутрішнього середовища організму молочною кислотою і другімінедоокісленнимі метаболітами. Зрушення pH ще більше погіршує умови деятельностівисокомолекулярних структур, здатних функціонувати у вузькому діапазоні pH ібистро втрачають активність при збільшенні концентрації H + -іонів.
Перебування на висоті, виконання фізичної роботи, пірнання на разлічнуюглубіну - нормальний елемент існування багатьох вищих організмів, чтосвідетельствует про можливість адаптації до виникаючих в цих случаяхгіпоксіческім станів.
Аеробний і анаеробний шляху видобутку енергії
Ще 600 млн. Років тому кисню на Землі практично не существовало.Організми отримували енергію за допомогою розщеплення глюкози шляхом так називаемогогліколіза. Але цей безкисневому (анаеробний) шлях видобутку енергії слішкомнееффектівен. Приблизно 400 років тому, завдяки появі фотосинтезу, ватмосфері Землі вже близько 2% кисню. Організми поступово переходять надобичу енергії за допомогою розщеплення глюкози киснем - це так називаемоеокіслітельное фосфорилирование (аеробний шлях). Цей механізм у большінстважівотних і людини стає основним. На нього припадає близько 90% всейполучаемой організмом енергії, на гліколіз близько 10%. Разом з тим, древнійспособ отримання енергії - гліколіз - зберігається як резервний ІПРІ певних умовах (при тренуванні) активізується.
Сьогодні в атмосфері вже 21% (!) Кисню. Як бачимо - це набагато більше, чембило на зорі становлення Життя. Деякі фахівці вважають, що длянормального роботи організму вистачило б і третини цієї кількості.
Примітно, що розвиток організму повторює основні стадії розвитку Жізні.Оплодотворенная яйцеклітина в перші дні перебуває майже в безкисневому середовищі- кисень для неї просто згубний. І тільки в міру імплантації іформірованія плацентарного кровообігу поступово починає осуществлятьсяаеробний спосіб виробництва енергії.
Мінімальні потреби в глюкозі (головний шлях утилізації глюкози) мають всеткані, але у деяких з них (наприклад, тканин мозку, еритроцитів) етіпотребності досить значні. Гліколіз протікає у всіх клітинах. Етоунікальний шлях, оскільки він може використовувати кисень, якщо последнійдоступен (аеробні умови), але може протікати і за відсутності кисню (анаеробні умови).
Вже на ранніх етапах вивчення метаболізму вуглеводів було встановлено, чтопроцесс бродіння в дріжджах багато в чому схожий з розпадом глікоген а в мишце.Ісследованія гликолитического шляху проводили саме на цих двох системах.
При вивченні біохімічних змін в ході м`язового скорочення билоустановлено, що при функціонуванні м`язи в анаеробної (безкисневому) средепроісходіт зникнення глікогену і поява пірувату і лактату в качествеглавних кінцевих продуктів. Якщо потім забезпечити надходження кисню, спостерігається "аеробне відновлення": Утворюється глікоген, іісчезают піруват і лактат. При роботі м`язи в аеробних умовах накопленіялактата не відбувається, а піруват окислюється далі, перетворюючись в CO2, і H2O. Ванаеробних умовах реокісленіе NADH шляхом перенесення восстановітельнихеквівалентов на дихальний ланцюг і далі на кисень відбуватися не может.Поетому NADH відновлює піруват в лактат. Реокісленіе NADH путемобразованія лактату забезпечує можливість протікання гліколізу в отсутствіекіслорода, оскільки поставляється NAD + необхідний длягліцеральдегід-3-фосфатдегідрогеназной реакції. Таким чином, в тканинах, що функціонують в умовах гіпоксії, спостерігається утворення лактату (Пентозофосфатний шлях, гліколіз, глюконеогенез: метаболічна карта). Це в особливості справедливо по відношенню до скелетного м`яза, інтенсивність работикоторой в певних межах не залежить від надходження кіслорода.Образующійся лактат може бути виявлений у тканинах, крові і сечі. Гліколіз верітроціт ах навіть в аеробних умовах завжди завершується утворенням лактату, оскільки в цих клітинах відсутні мітохондрії, що містять ферментні сістемиаеробного окислення пірувату. Еритроцити ссавців унікальні в томотношеніі, що близько 90% їх потреб, в енергії забезпечується гліколізом.Помімо скелетного м`яза і еритроцитів ряд інших тканин (мозок, шлунково-кишковий тракт, мозковий шар нирок, сітківка і шкіра) в нормечастічно використовують енергію гліколізу і утворюють молочну кислоту. Печінка, нирки і серце зазвичай утилізують лактат, але в умовах гіпоксії утворюють його.
вільні радикали
За сучасними уявленнями, близько 2% всього надійшов в організм кіслородапревращается в вільні радикали - агресивні обривки молекул, коториеразрушают організм. Встановлено у величезній кількості експериментів, чтосвободние радикали віднімають у нас не один десяток років життя і провоціруютнаіболее небезпечні захворювання, як-то рак, хвороби серця, мозку та ін. З всехразрушающіх організм факторів, пошкодження його вільними радикалами ставітсяобично на перше місце. Вільні радикали окислюють організм, інакше кажучи, сприяють його Прокисання. (Ще Ломоносов і Лавуазьє порівнювали дихання сгореніем.) Деякі вчені так і формулюють: старіння - це прокісаніе. Какбудто все логічно: чим менше надходить кисню в організм, тим меньшесвободних радикалів, тим повільніше прокісаніе, тим довше життя. З помощьюнаіболее потужних речовин, які знешкоджують вільні радикали, вдавалося продлеватьжізнь тварин на 60%.
адаптація
Головне завдання Життя - пристосуватися, інакше кажучи, адаптуватися кокружающей середовищі. Очевидно, що природа повинна була подбати про це інаделіть організми відповідними механізмами. І такий універсальний механізмімеется. Полягає він в наступному.
Припустимо на організм скоєно якесь шкідливе руйнівний вплив верб організмі відбулися руйнівні зміни. У відповідь на це в нёмзапускаются відновлювальні процеси. Але мудрість природи полягає в тому, що слідом за повним відновленням зруйнованої функції відбувається такзване сверхвосстановление. Тобто, організм на якийсь час становітсяещё більш стійким, ніж був раніше.
Саме на цьому принципі засновані, наприклад, фізичні тренування спортсменов.Фізіческая навантаження призводить до певного руйнування структур м`язових чиінших клітин, після чого, за час відпочинку, зруйновані структуривосстанавліваются спершу до норми, а потім і понад норму. Якщо каждуюпоследующую тренування здійснювати в момент сверхвосстановления, то спортсменбудет постійно прогресувати. Дуже важливо помітити, що кожна функціяорганізма реагує на навантаження по-різному. Так, спортсменам зазвичай требуетсятреніроваться по кілька разів на тиждень-високо-тренованим щодня і не вразив. Вкрай важлива і інтенсивність навантаження. Якщо вона буде малої, достаточнихразрушеній в організмі не відбудеться, то і сверхвосстановления і увеліченіястойкості організму не відбудеться також. Якщо навантаження буде занадто високою, то настане так званий зрив адаптації з важкими для організмапоследствіямі.
Примітно, що принципом сверхвосстановления схильні все функцііорганізма. Прихильникам довголіття, наприклад, може бути цікавий такий факт.Учёние-фізики з центру «Пущино» проводили одноразове опромінення молодих мишекопределённой дозою радіації. У відповідь на опромінення, у мишок спостерігався некоторийвсплеск мутацій в молекулах ДНК. Однак з часом стан жівотнихпріходіло в норму. Потім вони ставали здоровій звичайного: менше хворіли, зокрема на рак, а їх тривалість життя помітно збільшувалася.
Отже, наш організм у відповідь на шкідливу руйнівний вплив отвечаетпріспособітельной реакцією, яка робить його більш стійким по відношенню доцього впливу, а іноді не тільки до нього але і деяким іншим. У першому випадку, ми маємо справу зі специфічною адаптацією, у другому з неспеціфіческойілі загальної адаптацією.
Грамотно використовуючи здатність організму до адаптації ми можемо зробити наш організмболее сильним, витривалим, здоровим, і помітно збільшити продолжітельностьжізні! Можливість адаптації до гіпоксії (нестачі кисню) займає здесьодно з перших місць.
адаптивні стратегії
Основні адаптивні стратегії для всіх трьох розглянутих случаеввознікновенія гіпоксії є загальними:
1. намагатися підтримувати енергозабезпечення організму, тобто сінтезАТФ, на необхідному рівні шляхом боротьби за кисень;
2. знизити потребу організму в енергії, тобто уменьшітьактівность і рівень метаболізму;
3. використовувати анаеробні процеси синтезу АТФ, але повисітьтолерантность, тобто здатність переносити зрушення кислотно-щелочногоравновесія.
Однак при принципової спільності адаптивних механізмовпроісхожденіе гіпоксичного стану накладає певний відбиток наструктуру адаптації. Наприклад, в умовах високогір`я в боротьбі за кіслородосновная навантаження лягає на системи транспорту (дихання і кровообіг), щопризводить до адаптивного збільшення їх потужності. А при пірнанні ця стратегіябесперспектівна і забезпечення постачання тканин киснем досягається путемувеліченія його запасів в організмі. Очевидно також, що зменшення активності івідповідно рівня метаболізму - хороша стратегія адаптації до пірнання іліпребиванію у високогір`ї, але при виконанні м`язової роботи вона неприйнятна.
Проте спільних рис в адаптації до гіпоксії різного походження гораздобольше, ніж відмінностей, тому розглянемо детально картину адаптації до висотнойгіпоксіі, а потім звернемося до особливостей адаптивних змін при мишечнойработе і пірнанні.
Адаптація до умов високогір`я
При підйомі на висоту одночасно зменшуються атмосферний тиск, парціальний тиск кисню в атмосфері і легеневих альвеолах. На висоті 4500м, де розташовані самі високогірні поселення людини, парціальний давленіекіслорода в легеневих альвеолах в два з гаком рази нижче, ніж на рівні моря.Даже при підйомі на менші висоти організм починає відчувати недостатоккіслорода, незважаючи на високу здатність гемоглобіну крові до связиваніюкіслорода. При значній кисневої недостатності може вознікатьсовокупность фізіологічних розладів, яка називається гірської ілівисотной хворобою.
Адаптація до висотної гіпоксії буває короткостроковій або долговременной.Краткосрочная адаптація - це швидкий відповідь організму на гіпоксію як настрессірующій фактор з метою компенсації виникаючих в організмі відхилень отравновесного стану. Механізми такого відповіді в організмі предсуществуют івключаются "з місця" при необхідності, в даному випадку при сніженіісодержанія кисню в артеріальній крові від 80 до 50 мм рт. ст. і нижче. Перваяреакція - боротьба за кисень, за підтримку його нормальної концентрації вкрові. Дія гіпоксії на інтерорецептори призводить до мобілізації транспортнихсістем. Збільшуються частота дихання, частота серцевих скорочень, мінутнийоб`ем крові, кількість основного переносника кисню - гемоглобіну за счетвиброса еритроцитів з депо (в першу чергу з селезінки). На першому етапевсегда спостерігається перерозподіл крові в організмі, збільшення мозкового ікоронарного кровотоку за рахунок зниження кровотоку в інших органах. Коронарнийкровоток при гострій гіпоксії може збільшуватися в два-три рази. Актіваціятранспортних систем здійснюється симпатичним відділом вегетативної нервовоїсистеми.
Одночасно з боротьбою за кисень включаються механізми анаеробного гліколіза.Норадреналін, який виступає як медіатор симпатичного відділу нервової системи іразом з адреналіном як гормон мозкового шару надниркових залоз, через сістемувнутріклеточних посередників активує ключовий фермент розщеплення глікогену -фосфорілазу.
Короткострокові механізми адаптації можуть бути ефективні тільки на относітельнонебольшіх висотах і протягом нетривалого часу. Збільшена нагрузкана серце і дихальну мускулатуру вимагає додаткової витрати енергії, тобто підвищує кисневий запит. Внаслідок інтенсивного дихання (гіпервентиляції легких) з організму інтенсивно видаляється CO2. Падіння егоконцентраціі в артеріальній крові веде до ослаблення дихання, так як іменноCO2 є основним стимулятором дихального рефлексу. У тканяхнакапліваются кислі продукти анаеробного гліколізу.
Стратегія довгострокової адаптації - зміщення основного поля діяльності з механізмом транспорту на механізми утилізації кисню, на повишеніеекономічності використання ресурсів, наявних у розпорядженні організму. Етодостігается в першу чергу стимуляцією біосинтетичних процесів в сістемахтранспорта, регуляції і енергозабезпечення, що збільшує їх структурнийпотенціал і резервну потужність. У системах транспорту це разрастаніесосудістой мережі (ангіогенез) в легенях, серці, головному мозку, зростання легочнойткані, збільшення кількості еритроцитів в крові. В регуляторних системах, це, з одного боку, збільшення активності ферментів, відповідальних за сінтезмедіаторов і гормонів, а з іншого - збільшення числа рецепторів до них в тканях.Наконец, в системах енергозабезпечення - збільшення числа мітохондрій іферментов окислення і фосфорилювання, синтез гликолитических ферментів.
Ключову роль в індукції еритропоезу, ангіогенезу і гліколізу іграетжелезосодержащій білок HIF-1 (Hypoxia inducible factor), що активується прігіпоксіі. Він підсилює транскрипцію генів еритропоетину, фактора росту судин, ферментів гліколізу, викликаючи комплексну відповідь на довготривалу гіпоксію.Разрастаніе судинної мережі серця і головного мозку створює дополнітельниерезерви для постачання цих органів киснем і енергетичними ресурсамі.Увеліченіе ємності судинного русла знижує його загальний опір. Ростсосудістой мережі в легенях у поєднанні зі збільшенням дифузійної поверхностілегочной тканини забезпечує можливість підвищення газообміну.
Система крові зазнає комплекс змін. Збільшення секреції гормонів -ерітропоетінов стимулюєеритропоез в червоному кістковому мозку, що призводить дозбільшення числа еритроцитів, вмісту гемоглобіну (Hb) і в підсумку квозрастанію кисневої ємності крові. Крім типового для дорослої організмаHbА з`являється ембріональний HbF, що володіє більшою спорідненістю до кисню іспособний приєднувати його при більш низькій напрузі кисню в альвеолярномвоздухе. Чим більше частка HbF, тим більше крива зрушена вліво. Аналогічнийсдвіг кривої спостерігається у лам, що мешкають в Андах на висоті близько 5000 м.Благодаря збільшення активності багатьох ферментів молоді еритроцити обладаютболее високим рівнем енергообміну і підвищеною стійкістю.
Підвищується вміст у еритроциті 2,3-дифосфоглицерата, способствующегоосвобожденію кисню з комплексу з гемоглобіном в тканинах. Увеліченіекіслородной ємності крові доповнюється підвищенням концентрації в міокарді іскелетних м`язах м`язового білка - міоглобіну, здатного переносити кисень взоне нижчого парціального тиску, ніж гемоглобін.
Збільшення резервної потужності тканин і органів поєднується з возрастаніемекономічності їх функціонування. Так, на висоті 4350 м у горян коронарнийкровоток і споживання кисню міокардом на 30% менше, ніж у обітателейравнін на рівні моря при тій же роботі серця. Це обумовлено увеліченіемчісла мітохондрій на одиницю маси міокарда, зростанням актівностімітохондріальних ферментів і швидкості фосфорилювання і як наслідок -Велика виходом АТФ на одиницю субстрату при одному і тому ж рівні потребленіякіслорода. В результаті збільшується здатність серця до вилучення івикористання кисню з крові, що протікає при його низьких концентраціях.
Оптимізація механізмів утилізації кисню в процесі тривалої адаптацііпозволяет послабити навантаження на транспортні системи. Частота дихання ісердцебіенія знижується, хвилинний обсяг серця зменшується. На висоті 3800 мткані горця витягають 10,2 мл О2 з кожних 100 мл крові проти 6,5 мл умолодого здорового жителя рівнин. При цьому горець володіє великими резерваміповишенія утилізації кисню при виконанні м`язової роботи і способенвиполніть велике навантаження, володіючи більшою резервної потужністю серця ілегко.
Цілком логічним з точки зору оптимізації процесів є увеліченіемощності гліколізу в еритроцитах, головному мозку, міокарді та інших тканинах впроцессе тривалої адаптації до гіпоксії, так як для окислення 1 г углеводовтребуется менше кисню, ніж для окислення такої ж кількості жіров.Повишается активність ферментів, що розщеплюють глюкозу і глікоген, появляютсяновие ізоформи ферментів, які більше відповідають анаеробним умов, збільшуються запаси глікогену. Небезпека зсуву pH при посиленні анаеробногогліколіза запобігає збільшенням лужного резерву крові.
При тривалому впливі висотної гіпоксії відбувається перестройкадеятельності основних регуляторних систем. На першому етапі гіпоксіческоговоздействія відбувається неспецифічна стрессорная активація сімпатіческогоотдела нервової системи, комплексу гіпоталамус-гіпофіз-надниркові залози (ГДП) іщітовідной залози (ЩЗ), які відіграють основну роль у мобілізації транспортнихсістем, підсилюють розщеплення жирів, вуглеводів та інші метаболіческіепроцесси.
В процесі довготривалих гіпоксичних впливів активується синтез РНК ібелка в різних відділах нервової системи, і зокрема в дихальному центрі, що підсилює його регуляторні можливості і забезпечує можливість усіленіядиханія при низьких концентраціях СО2 в крові. Поліпшується координація дихання ікровообращенія. Зростає потужність гормональних ланок і їх економічність. Зодного боку, збільшується потужність системи синтезу гормонів і медіаторів, зокрема адреналіну і норадреналіну, що дозволяє швидко мобілізоватьстресс-реакції при різних ситуаціях. З іншого боку, збільшення чісларецепторов до гормонів і медіаторів підвищує чутливість до них тканин иорганов і тим самим знижує їх витрата. Активуються стресслімітірующіх системи, збільшується секреція в ЦНС речовин, які є антагоністами адреналіну інорадреналіна і послаблюють їх ефекти (ендорфіни, енкефаліни, g-аміномаслянаякіслота). Відзначається також ослаблення функції ЩЗ, тобто надлишкова стімуляціяответних реакцій організму гаситься. Це призводить до того, що рівень основногообмена в процесі адаптації може знижуватися в порівнянні з організмами, що живуть на рівні моря. Зменшення потреби в кисні викликає сніженіенагрузкі на систему дихання і кровообігу і зменшення чувствітельностіжівотних до кисневої недостатності.
Таким чином, процеси, спрямовані на збільшення забезпечення організмаенергіей (оптимізація транспорту кисню і глюкози, посилення возможностейсістеми гліколізу і окисного фосфорилювання), розвиваються одновременнос зниженням потреби в енергії і стійкості до зниженого содержаніюкіслорода. Адаптація до високогірної гіпоксії демонструє вищий степеньінтеграціі процесів, що протікають на молекулярному і клітинному рівнях в рамкахцелостного організму вищих тварин і людини.
Адаптація до гіпоксії при м`язовій роботі
Реакція цілого організму при виконанні м`язової роботи спрямована як наобеспеченіе м`язової діяльності, так і на підтримку при цьому основнихгомеостатіческіх параметрів. Причиною виникнення гіпоксії являютсяповишенний витрата енергії АТФ і, отже, різко зростаюча потребностьмишц в кисні, активно що витрачається на процеси окіслітельногофосфорілірованія в мітохондріях. При короткостроковій адаптації проісходітнейроендокрінная стимуляція транспортних систем: збільшується обсяг легочнойвентіляціі, хвилинний обсяг серця. Перерозподіляється кровотік в пользуработающей мускулатури, серця, мозку за рахунок внутрішніх органів і шкіри (такчто при високій інтенсивності роботи може навіть спостерігатися анемізаціявнутренніх органів). При цьому активація систем дихання і кровообращеніяогранічена як їх структурно-функціональними можливостями, так іфункціональнимі можливостями центрального апарату їх регуляції. Унетренірованного організму ці можливості менше, ніж у тренірованного.Возрастает частота, а не глибина дихання, спостерігається дискоординація междувентіляціей і кровотоком в легенях, а також між диханням і рухами, хвилинний обсяг серця зростає в основному за рахунок збільшення частотисердечних скорочень. Таким чином, як і при висотної гіпоксії, наблюдаетсямаксімальная за рівнем і неекономічна гіперфункція систем, відповідальних заадаптацію, втрата функціонального резерву. В результаті рухові реакцііоказиваются неадекватними по інтенсивності, тривалості і точності. Прідлітельних тренуваннях, як і при адаптації до гірської гіпоксії, проісходітперенос основної ваги з процесів транспорту на процеси утілізаціікіслорода, на підвищення їх економічності. На одиницю виконаної работипотребляется меншу кількість кисню. Все це підкріплюється змінами намолекулярном, субклітинному, клітинному і тканинному рівнях. Одновременноувелічіваются потужність і економічність функціонування рухового апарату, удосконалюється міжм`язова координація.
Особливості адаптації до гіпоксії при м`язовій роботі проявляються в характереізмененій, які спостерігаються в самих м`язах в залежності від тяжкості та длітельностіфізіческой навантаження. При помірних, але тривалих навантаженнях ступінь вознікающейгіпоксіі нижче, ніж при інтенсивній роботі, яка не може виполнятьсяпродолжітельно.
У зв`язку з цим при постійному тренуванні до помірної роботі розростання сосудістойсеті в м`язах, серці, легенях, збільшення числа мітохондрій і зміна іххарактерістік, зростання синтезу окислювальних ферментів, усіленіеерітропоеза, що веде до збільшення кисневої ємності крові, дозволяють снізітьуровень гіпоксії або запобігти їй. Виконання інтенсивної роботи призводить довиникнення гіпоксії при будь-якої тривалості тренувань. Специфіка такойработи полягає в тому, що витрата кисню і субстратів окислення в м`язах ведініцу часу настільки великий, що швидко заповнити їх запаси посиленням работитранспортних систем нереально. М`язи, здатні до виконання такого навантаження, фактично працюють при цьому в автономному режимі, розраховуючи на собственниересурси. На перші ролі виходять процеси анаеробного гліколізу - малоефективні, що супроводжуються накопиченням небажаного метаболіти - молочної кислоти івідповідно зрушенням pH, але єдино надійні в цій ситуації.
Тому в процесі адаптації до інтенсивної (як правило, короткочасної) роботі в м`язах розвивається інший спектр адаптивних пристосувань, ніж кдлітельной помірної роботі. Збільшується потужність системи анаеробногогліколіза за рахунок підвищеного синтезу гликолитических ферментів, повишаютсязапаси глікогену і креатинфосфату - джерел енергії для синтезу АТФ.Увелічени потужність ендоплазматичної мережі в м`язових волокнах і колічествохранящегося в ній Са2 +, що грає одну з головних ролей в скороченні. Етопозволяет відповідати потужним залповим викидом кальцію з цистерн мережі у відповідь напріходящій до м`язів імпульс збудження і тим самим збільшувати мощностьсокращенія. Посилено біосинтез скорочувальних білків, підвищена активність АТФази- ферменту, що розщеплює АТФ, необхідну для скорочення.
Всі ці реакції не усувають розвитку тканинної гіпоксії і призводять до накопленіюбольшіх кількостей недоокислених продуктів. Тому важливим аспектом адаптівнихреакцій в цьому випадку є формування толерантності, тобто устойчівостік зрушення рН. Це забезпечується збільшенням потужності буферних систем крові ітканей, зростанням так званого лужного резерву крові. Увелічіваетсятакже потужність системи антиоксидантів в м`язах, що послаблює або предотвращаетперекісное окислення ліпідів клітинних мембран - один з основних повреждающіхеффектов стрес-реакції.
При тренуванні до інтенсивної роботи чутливість дихального центру куглекіслому газу знижена, що захищає дихальну систему від ненужногоперенапряженія. При систематичному виконанні помірних фізичних навантажень, що супроводжуються посиленням легеневої вентиляції, дихальний центр, навпаки, підвищує чутливість до СО2, що обумовлено зниженням його содержаніявследствіе вимивання з крові при посиленому диханні.
Адаптація пірнаючих організмів до гіпоксії
Легкі водних ссавців (дельфінів, тюленів, китів) або таких околоводнихжівотних, як ондатра, бобер, пристосовані до подиху атмосферним воздухом.Еслі організм, дихаючий повітрям за допомогою легенів, змушений опускатися під воду, гіпоксія виникає через неможливість отримати кисень з води або принести з собою під воду в необмежених кількостях. Оскільки перебування наглубіне пов`язане з виконанням м`язової роботи, найчастіше пов`язаної з поіскомі поглинанням їжі, то тривалість пірнання визначається в першу очередьколічеством доступною АТФ. При вичерпанні енергоресурсів і нестачі кіслородаорганізм включає гліколіз, що веде до таких же наслідків, какпрі висотної гіпоксії. Діапазон тривалості перебування під водою складає от1-4 хв у людини до двох годин у кита-пляшконоса. При дотриманні общіхстратегій адаптації до гіпоксії при пірнанні виражені і її специфічні риси. У зв`язку з необхідністю затримки дихання при знаходженні під водою невозможнойстановітся активація зовнішнього дихання, типового для короткострокової адаптації квисотной гіпоксії або гіпоксії при м`язовій роботі. Тому боротьба заподдержаніе кисневого гомеостазу найбільш яскраво проявляється в увеліченіізапасов кисню, що буря під воду. Основний запас кисню у ниряльщіковнаходітся не в легенях, а в крові і м`язах, в комплексі з Hb і Mb (миоглобином) Концентрація Mb у тюленя Уеддела, здатного перебувати під водою до 40 хв, всемь раз вище, ніж у бика. А висока концентрація Hb в поєднанні з разрастаніемсосудістого русла призводить до істотного збільшення кисневої емкостікрові. Запасання кисню в легенях недоцільно для китів або тюленів, які пірнають глибоко і надовго, через збільшення плавучості, що обмежує глубінупогруженія, і можливості розвитку кесонної хвороби при спливанні. Інша справа-організми, поринають неглибоко і ненадовго. Для них обсяг вдиху, який можносделать перед зануренням, лімітує буря під воду запас кисню. Об`емлегкіх у финвала або пляшконоса становить всього 1-3% обсягу тіла протівпрімерно 7% у людини. Більшість пірнаючих тварин йдуть під воду не навдохе, а на видиху, звільняючи легені від повітря, наскільки це можливо.
При пірнанні особливо яскраво проявляється зниження загального обміну речовин іенергетіческіх потреб більшості органів і тканин. Це обусловленорасслабленіем здебільшого мускулатури і зниженням функціональної актівностібольшінства органів, включаючи серце. У пірнаючих тварин відносний размерсердца зменшений в порівнянні з наземними.
Кисень крові використовується в основному для забезпечення серця і мозга.Кровоснабженіе інших частин тіла при зануренні відключається від общегокровотока завдяки наявності спеціальних сфінктерів. Використавши запаскіслорода, пов`язаного з миоглобином, скелетні м`язи і інші лішенниекровоснабженія органи переходять на анаеробний режим енергозабезпечення. Мощностьанаеробного гліколізу велика і дозволяє постачати організм енергією достаточнодолго. Накопичуються в великих кількостях метаболіти - активатори дихання -не здатні досягти головних рецепторних зон, що посилають сигнали в дихательнийцентр. Тільки після спливання до поверхні молочна кислота надходить в основний кровотік, і інтенсивність дихання значно зростає. ПосколькуCO2 і кислі метаболіти знижують міцність зв`язування Hb з киснем, при іхнакопленіі відбувається більш повна віддача кисню тканинам.
Показано, що чутливість центру пірнаючих тварин до углекислоте сніжена.Ето проявляється тільки при зануренні, а на поверхні їх дихальний центробладает звичайної чутливістю. Отже, мова йде про егоперенастройке, зсуві настановної точки дихального рефлексу при погруженіі.Нечувствітельность дихального центру до вуглекислого газу дозволяє витягти ізкрові більше кисню. Людині на відміну від водних ссавців передпогруженіем доводиться інтенсивно провентилювати легені, щоб снізітьсодержаніе CO2 в альвеолах.
Відмінності адаптивних стратегій
У всіх розглянутих прикладах адаптації до гіпоксії використовуються одні й ті жеосновние адаптивні стратегії, що поєднують процеси, спрямовані на поддержаніекіслородного гомеостазу з підвищенням стійкості до нестачі кисню, в цьому числі і шляхом зниження потреби в ньому. Наявні відмінності в большінствеслучаев носять кількісний характер (наприклад, в рівні зниження основногообмена або в концентрації міоглобіну), але іноді вони дуже принципові (наприклад, зниження чутливості дихального центру до CO2 у ниряющіхорганізмов і її адаптивне підвищення у мешканців високогір`я). Універсальниепусковие механізми адаптивних процесів проявляються на всіх рівнях регуляції.
гіпоксичного тренування
Організм зберігає генетичну пам`ять про життя при низькому вмісті кисню вокружающей середовищі і, при необхідності, щодо легко адаптується кгіпоксіі. Наприклад, будь-який фахівець спорту знає, що з усіх фізіческіхкачеств (швидкість, сила та ін.), Саме витривалість, яка пов`язана зрозвитком адаптації до дефіциту кисню тренується легше інших. Це ж касаетсяі гіпоксичного тренування.
Як і під час будь-якого тренування або навантаження під час гіпоксичної треніровкіпроісходіт ряд руйнівних процесів, які так потрібні для последующегосверхвосстановленія.
Зміни в організмі
У міру розвитку адаптації до гіпоксії в організмі починають відбуватися теізмененія, які і роблять наш організм більш стійким до кисневого голоданію- такі зміни, які роблять організм більш здоровим і дозволяють емудольше жити! Відбуваються глибокі біохімічні та структурні зміни. Мовайде про адаптацію клітинних структур в нових умовах функціонування.
Причинами реакцій біохімічної адаптації при гипоксическом впливі, мабуть, є зміни внутрішньоклітинного метаболізму, уповільнення обновленіябіомембран. Часткове руйнування компонентів біомембран освобождаетпротеолітіческіе ферменти, що, в свою чергу, веде до деградації некоторихбелков і утворення поліцептідов. Останнім відводиться роль регуляторів сінтезаДНК, РНК.
Активація синтезу білків, що протікає в умовах накопичення недоокісленнихпродуктов, призводить до модифікації структури і властивостей макромолекул, создаетзапас міцності біохімічних реакцій і можливість їх повноцінного протеканіяв умовах пониженого вмісту кисню.
Одночасно з перебудовою структури в ланцюзі окисного фосфорілірованіяідет процес активізації анаеробного гліколізу, що вносить свій внесок венергообеспеченіе організму.
Виникають структурні зміни в клітинах, особливо в клітинних мембранах.Меняется в кращу сторону складу ферментів і ін. Взагалі, клітини пріобретаютспособность краще утилізувати і використовувати кисень.
Поліпшується мікроциркуляція в органах і тканинах за рахунок розкриття, резервнихкапілляров, а також - утворення нових судин. Підвищується кисень-транспортнаяфункція крові і стимуляція червоного паростка кісткового мозку, а також повишаетсясодержаніе гемоглобіну. При клінічних дослідженнях на рівні органів ісістем в міру адаптації до гипоксическим навантажень спостерігається ряд ефектів:
1. Поліпшення мікроциркуляції в органах і тканинах за рахунок розкриття, резервних капілярів, а також - утворення нових, що раніше не существовавшіхсосудов. Підвищення кіслородотранспортной функції крові за рахунок вибросаформенних елементів крові з депо і стимуляція червоного паростка кісткового мозку, а також підвищення вмісту гемоглобіну.
2. Імуномодулююча дія, яке виражається подавленіемпатологіческіх ланок імунітету і активізацією депресивних звеньев.Отмечается підвищення кількості антітелпродуцірующіх клітин і сінтезаіммуноглобулінов, активізації фагоцитозу. Знижується активність аллергіческіхреакціі.
3. Підвищення активності антиоксидантної системи - системи защітиклеточних мембран. Знижується активність перекисного окислення ліпідів Вклеточних мембранах.
4. Мобілізація ендокринних механізмів функціональної регуляції"гіпоталамус гіпофіз кора надниркових залоз", Що реалізуетсяповишеніем рівня загальної опірності організму по відношенню до разлічнимекстремальним факторів зовнішнього середовища.
5. Підвищення стійкості до хімічних інтоксикацій (в тому чіслелекарственним, наприклад, при проведенні хіміотерапії), до фізичних факторамвнешней середовища.
6. Антистресову дію. Стан хронічного стрессахарактерізуется наявністю домінантного застійного вогнища в центральній нервовоїсистеми, характерними зрушеннями в формулі і біохімії крові.
7. Підвищення працездатності, зниження стомлюваності, регресію техзаболеваній, з якими вони звернулися. На тлі поліпшення самочувствіяпредставляется можливим знизити добові дози медикаментозної поддержівающейтерапіі.
8. Радиозащитное дію. По-перше, хронологічно - це перваясерьезная перевірка методу в клініці (1975 г.). Було показано, що прімененіегіпоксіческіх тренувань при пpeдoперaціoннoй променевої терапії злоякіснихновоутворень дозволяє збільшити сумарну осередкову дозу опромінення на 25% .Якщо врахувати, що ця група хворих досить численна, то становітсяочевідной перспектива застосування гіпоксірадіотерапіі. По-друге, радіозащітноедействіе гіпоксії прийнято називати специфічним, оскільки воно безпосередньопов`язана з патогенезом променевої хвороби, запобігаючи підвищення концентраціікіслородних радикалів. По-третє, методичний підхід при проведеніігіпоксірадіотерапіі дещо інший: на протязі всього часу лучевоювоздействія (наприклад, сеансу гамма-терапії) хворий безперервно перебуває в стані дозованої гіпоксії, постійно вдихаючи ГГС-10.
Однак крім специфічної адаптації, тобто адаптації саме до гіпоксії, розвивається і неспецифічна - організм в цілому стає більш стойкім.Проісходіт це через посилення ендокринних механізмів - гіпоталамус / гіпофіз / коранадпочечніков і ін.
Під впливом гіпоксичного тренування наш організм набуває способностьболее якісно забезпечувати себе меншою кількістю кисню. Тепер нашіклеткі, тканини і органи краще захищені від кисневого голодування.
А крім того, раз кисню в організм надходить менше, то менше утворюється ісвободних радикалів.
Найкраще забезпечення організму малою кількістю кисню і менше образованіесвободних радикалів, сприяє зміцненню здоров`я і виражено продлеваетжізнь!
довголіття
Дійсно, вже давно помічено, що близькі в еволюційному отношенііорганізми живуть в горах або під водою помітно довше за своїх побратимів, обітающіхв звичайних умовах. Іноді різниця досягає 1,5-2 разів. Люди не ісключеніе.Доказано, що число довгожителів більше саме в гірській місцевості. При наіболееблагопріятних умовах на висоті, приблизно, 2,5 тис. Метрів над рівнем моряпродолжітельность життя, як правило, більше звичайного на 15-20 і навіть болеелет. Так, наприклад, в СРСР зазначено 4 райони з довгожителями. Один в Якутії (це можливо пов`язано зі споживанням океанічної риби содержащейполіненасищенние жирні кислоти і відсутністю через це атеросклерозу). А всеоставшіеся три - це гірські райони.
Н. Агаджанян і А. Катков в книзі «Резерви нашого організму» пишуть: «Акліматизація до високогірного клімату - один з ефективних способовпрофілактікі передчасного старіння. Наука має многочісленниміфактамі, що підтверджують це.
У 1964 р багато газет світу опублікували матеріали про експедицію французскогобіолога Бельвефера в країну захмарних довгожителів, таємничих хунза. ДолінаХунза розташована на висоті 2500 м в гірського ланцюга Каракорум на терріторііПакістана, далеко від міст. Населення цього краю не знає хвороб. Средняяпродолжітельность життя хунза в той час становила 120 років! Французскійжурналіст Н. Барбер, який побував в цій долині, описав свою зустріч з 118-летнімХ. Бігом, який перед цим спустився з гір, пройшовши шлях кілометрів на 10. Навід йому не можна було дати більше 70.
На земній кулі є всього три райони, що характеризуються достовернимувеліченіем числа довгожителів, і все три райони - гірські. Про дві з них ми ужеговорілі. Це Кавказ і долина Хунза в горах Пакистану. Третій район долголетія- високогірна долина Вількабамба - розташований в Андах (Еквадор).
При визначенні індексу довгожительства (відношення числа осіб у віці 90 лети більш до загальної чисельності населення старше 65 років) встановлено: в країнах спреобладаніем гір і гірських плато цей індекс вище, ніж в рівнинах".
Примітно, що саме в гірській місцевості фіксуються і випадки рекордногодолголетія. Так, в СРСР довгожитель М. Ейвазов прожив 152 роки (з 1808 по 1960р). Його вік був документально підтверджений. Він жив в азербайджанському селеПірассура на висоті 2200 м.
гіпокситерапія
Гіпокситерапія - методика поліпшення функціонального стану, працездатності, життєздатності та якості життя хворої людини путемдозірованних гіпоксичних впливів.
Навіть при незначній гіпоксичної навантаженні, людський організм бурнореагірует, включаючи велику кількість захисних механізмів саморегуляціі.Іспользованіе цих потужних механізмів лягло в основу методу лікування, запропонованого в 1970-х роках проф. Р. Б. стрілецьких (нині президентом Академііпроблем гіпоксії) - методу «Переривчастою нормобарической гипокситерапии».
В останні роки ми є свідками підвищення інтересу до натуральнимметодам профілактики і лікування. До них можна віднести фітотерапію, магніто-лазеротерапію, соляні печери, ряд інших методів і підходів, включаягомеопатіческіе. У це коло природно вписується і Преривістаянормобаріческая гіпоксітерапія (ПНГ) як природний стимул неспеціфіческойрезістентності організму людини (метод "Гірське повітря").
Сьогодні безліч клінік застосовує Гіпокситерапія в лікуванні нейроціркуляторнойдістоніі, ішемічної хвороби серця, гіпертонічної хвороби, органічних іфункціональних розладів центральної нервової системи, бронхіальної астми, анемії, астеноневротических і психастенических станів.
Фізіологічні, психофізіологічні, біохімічні та іммунологіческіемеханізми оздоровлюючого дії гипокситерапии використовуються для повишеніяфізіческой, розумової та операторської працездатності, переносімостітемпературних, шумових, гравітаційних і вестибулярних впливів.
У пацієнтів на тлі лікування відбувається поліпшення загального самопочуття, повишаетсяустойчівость до стресових ситуацій, знижується загальне псіхоемоціональноенапряженіе, проходять головні болі, пов`язані з перевтомою, поліпшується сон, зменшується дратівливість, стомлюваність, підвищується работоспособность.Ісследованія останніх років показали, що гіпоксітерапія надає глубокоенормалізующее дію на весь організм, поліпшуються показники вуглеводного, жирового, білкового, електролітного обміну, відновлюється мікроциркуляція, зростають енергетичні процеси на рівні клітини. Це дозволило успешнопріменіть метод для лікування серйозних захворювань. В результаті научнихісследованій отримані хороші результати в лікуванні і профілатіке ішеміческойболезні серця, гіпертонічної хвороби, бронхіальної астми, ревматоїдного артриту, відзначається значне зниження смертності після інфаркту міокарда.Гіпоксітерапія має властивість підвищувати імунітет. Після закінчення курсаотмечается підвищення опірності організму до інфекцій в 3-5 разів. Дляпрактіческі здорових людей гіпоксітерапія показана для підвищення фізичної (особливо для спортсменів) і розумової працездатності.
"МОЗ Росії проведена оцінка ефективності методу на основаніісведеній, представлених на запит Управління профілактики з 50 центрів Гіпокситерапія їх філій. Оцінка дана при аналізі результатів, отриманих у 46 723 осіб (30 296 жінок, 16 427 чоловіків, в тому числі дітей - 4 716, інвалідів- 4 050, пенсіонерів - 11 262), які пройшли повний курс гипокситерапии 2-3 тижні по 30 50 хвилин в день.
Статистична обробка матеріалу показала, що виразне положітельноедействіе гипокситерапии спостерігалося в 70,2 + 7,3% випадків, коефіцієнт сніженіязаболеваемості у працюючих осіб (за кількістю днів тимчасової утратитрудоспособності) протягом року після закінчення курсу гипокситерапии составіл3,3 + 0,42 (при р = 0,05), тобто захворюваність знизилася в 2,3-4,3 рази. Урезультаті метод нормобарической гипокситерапии показаний:
I. Практично здоровим людям:
• для підвищення фізичної працездатності і стійкості до емоціональнимперегрузкам-
• з метою підвищення стійкості до побічної дії фармакологічних засобів (хіміотерапевтичні препарати та ін.) І до дії отрут мінерального ітварин походження-
• для підвищення стійкості до інфекційних заболеваніям-
• в якості профілактики ускладнень при родах-
• з метою збільшення тривалості фізичної та інтелектуальної життя.
II. Для лікування і реабілітації хворих:
• при хронічних захворюваннях кардіореспіраторної системи (гіпертонічна болезнь1-11 стадії, ішемічна хвороба серця, постінфарктний кардіосклероз, хронічний бронхіт, бронхіальна астма) -
• при хворобах кровотворних органів (гіпопластична і железодефіцітнаяанеміі, пострадіаційні порушення кровотворення) -
• при хворобах шлунково-кишкового тракту (поза стадією загострення) -
• при хронічних запальних процесах статевої сфери, при токсикозах 2-йполовіни вагітності-
• при порушеннях обміну речовин (цукровий діабет та ін.) -
• при астенічних і депресивних станах, неврозах, соматізі-рованнихпсіхопатологіческіх синдромах) -
• при зниженій стійкості організму до несприятливих умов зовнішнього середовища (екологічні, кліматичні і метеорологічні чинники, стреси тощо).
Зібрані відомості розташовують до висновку, що підконтрольне проводімиегіпоксіческіе тренування при заняттях підводним плаванням на затримці диханіяне тільки не шкідливі для здоров`я, але і носять виражений оздоровчий ефект.
