Бег полезен. Это известно всем. Но знаете ли вы чем? Что происходит
с нашим организмом во время бега? Как реагируют мышцы, сердце и легкие,
когда мы делаем первый шаг? И что происходит с ними, когда бежишь 10, 20, 30 минут? Чем вызваны учащение сердцебиения и дыхания? Почему появляется тяжесть в ногах?
И откуда на финише волна эйфории?
Предлагаем вашему вниманию инфографику, которая ответит на эти и другие вопросы
о физиологии бега. Вы узнаете, какие физиологические процессы в организме запускает бег и какую пользу ему приносит.
Вы бодры и полны сил. Пульс и давление в норме.
Для бега мышцам нужна энергия.
В качестве «топлива» мышцы начинают использовать аденозинтрифосфат (АТФ). Начали бежать и почувствовали всплеск энергии? Не пугайтесь! Это АТФ превращается
в другую мощную молекулу — аденозиндифосфата (АДФ).
При расщеплении АТФ выделяется много энергии. Но запаса АТФ в мышцах хватает всего на несколько секунд бега.
Чтобы восполнить «топливные резервы» АДФ вновь преобразуется в АТФ. Именно эти кислоты и обеспечивают вас энергией в первые секунды бега.
Вы чувствуете небольшую нагрузку. Пульс и давление немного превышают норму.
Чтобы высвободить больше АТФ, клетки начинают разрушать гликоген. Это форма глюкозы, «живущая» в мышцах.
Также организм забирает глюкозу непосредственно из крови (поэтому бег полезен людям с сахарным диабетом). Тело поглощает все больше глюкозы, а в мышцах начинает вырабатываться молочная кислота, из-за чего вы ощущаете жжение.
Вы чувствуете нагрузку. Пульс учащен. Давление немного выше нормы.
Чтобы дальше снабжать мышцы энергией, нужен кислород.
Вы начинаете дышать чаще. Сердцебиение ускоряется.
В этот момент начинают расщепляться жиры и углеводы, сжигаются калории. (Чтобы рассчитать, от скольких калорий вы избавитесь за одну пробежку, воспользуйтесь
нашим калькулятором.) Повышается темпераутра тела.
Чтобы избавиться от перегрева, организм направляет приток крови к коже и на щеках появляется румянец.
Также активизируется потовыделительная система.
Вам тяжело, вы все больше устаете. Дыхание и сердцебиение сильно учащенные. Давление на 10-20 единиц выше нормы.
(У опытных бегунов состояние остается прежним.)
Чем дольше вы бежите, тем больше нагрузка.
Чтобы вырабатывать АТФ организму требуется много кислорода. Парадокс заключается в том, что при интенсивных физических нагрузках замедляется кровоток и, как следствие, поступление кислорода. В результате, нарушается отток молочной кислоты, она начинает скапливаться в мышцах.
С каждым шагом вы ощущаете нарастающую усталость
(не хватает кислорода, чтобы вырабатывать АТФ), ноги «тяжелеют». Сердце бьется быстро, дыхание частое, сбивчивое.
Вы заканчиваете пробежку. Потребность в энергии падает. Частота дыхания, пульс и давление приходят в норму.
Нормализовать пульс и дыхание
Вы сделали это! Было трудно – тело все еще ощущает боль
и напряжение. Но мозг уже вызвал приток дофамина – «гормона желаний». Выброс дофамина так же увеличивает давление и частоту сердечных сокращений.
Поэтому на данном этапе важно успокоиться, восстановить дыхание и пульс. Постепенно эти показали приходят в норму, но чувство удовлетворения, вызванное дофаминовым всплеском, еще долго держит вас в эйфории.
Бег делает ваши связки и суставы более эластичными.
Как следствие — меньше растяжений и других травм.
Бег приводит к активному движению диафрагмы, улучшается тонус ее мышц. Вырабатывается навык глубокого ровного дыхания, независимо от интенсивности нагрузок.
Бег минимизирует последствия бронхиальной астмы. Умеренные тренировки дают бронхорасширяющий эффект. (Выбирать скорость и дистанцию следует
после консультации с врачом.)
Занятия бегом вызывают изменения биохимического состава крови (повышается ее кислородная емкость, увеличивается количество иммуноглобулинов).
Благодаря этому организм более устойчив к заболеваниям.
Во время бега в организме вырабатываются минералы, необходимые для укрепления костей.
Продолжительный бег в среднем темпе «сжигают» жировую ткань.
Бег провоцирует выработку дофамина. Человек испытывает удовлетворение, схожее с удовольствием от сладостей, секса и т.д.
Бег снижает диабетическую устойчивость к инсулину
и поддерживает стабильный уровень сахара в крови.
Во время бега сосуды расширяются, кровь устремляется
к мышцам и происходит естественное снижение кровяного давления. Кроме того, сокращаясь, мышцы сдавливают сосуды, повышая их эластичность.
По материалам adidas.lifehacker.ru
Наибольшее количество исследований о влиянии физической нагрузки на периферическую кровь было посвящено изучению лейкоцитов. W. Winternitz (1893), Е. Willebrand (1903) установили появление лейкоцитоза после мышечной деятельности. Для объяснения этого было высказано несколько предположений. Согласно одному из них, увеличение количества лейкоцитов обусловлено сгущением крови, происходящим отчасти вследствие усиленного потоотделения, но в основном за счет перехода жидкой части плазмы в работающие мышцы. Считают также, что это является следствием усиления сердечной деятельности и ускорения циркуляции крови, что приводит к поступлению в кровь пристеночных лейкоцитов, а также вымыванию лейкоцитов из внутренних органов в ток крови.
Е. Grawitz (1910) впервые назвал лейкоцитоз, наступающий после мышечной работы, миогенным лейкоцитозом. Он считал, что лейкоцитоз наступает вследствие интоксикации организма продуктами обмена веществ, в частности белкового, а увеличение количества лейкоцитов способствует обезвреживанию этих продуктов. Одним из подтверждений этого положения являлось то, что степень увеличения количества лейкоцитов зависит от мощности работы.
Первым исследователем, установившим закономерности изменения количества лейкоцитов под непосредственным влиянием физической нагрузки, был А. П. Егоров (1926). Он впервые дал качественную и количественную характеристику изменениям лейкоцитов и выделил 3 фазы миогенного лейкоцитоза. 1-я фаза (лимфоцитарная) возникает после относительно небольшой работы. Она характеризуется незначительным лейкоцитозом — (10. 12)х10 9 /л, снижением относительного количества нейтрофилоцитов, абсолютным и относительным увеличением количества лимфоцитов и относительным уменьшением количества эозинофилоцитов. 2-я фаза (нейтрофильная) появляется после сравнительно большой работы. Она характеризуется большим увеличением количества лейкоцитов — (16. 18)x10 9 /л — по сравнению с 1-й фазой, резким увеличением количества нейтрофилоцитов со сдвигом влево, уменьшением количества лимфоцитов и эозинофилоцитов. 3-я фаза (интоксикационная) протекает по 2 типам: регенеративному и дегенеративному. При регенеративном типе происходит значительное увеличение количества лейкоцитов — до (20. 50)х10 9 /л, увеличение количества нейтрофилоцитов со сдвигом влево, уменьшение количества лимфоцитов (1 %), полное исчезновение эозинофилоцитов. Дегенеративный тип характеризуется такими же изменениями морфологического состава, как и регенеративный, но с менее выраженным лейкоцитозом (10. 15)х10 9 /л, более резким сдвигом нейтрофилов влево, абсолютной лимфо- и эозинопенией и появлением дегенеративных форм. Интоксикационная фаза миогенного лейкоцитоза свидетельствует о чрезмерности нагрузки.
Сущность возникновения 1-й фазы заключается в перераспределении лейкоцитов в кровеносном русле и их вымывании из селезенки. Причиной же 2-й и 3-й фаз является выход лейкоцитов из костного мозга, что доказывается появлением юных форм лейкоцитов и появлением дегенеративных форм лейкоцитов. Однако не всегда лимфоцитарная фаза переходит в нейтрофильную. Так, у хорошо тренированных спортсменов даже после значительной нагрузки такого перехода не наблюдается. Это свидетельствует о достаточно высокой приспособленности спортсмена к выполнению нагрузки. Усиление кроветворной функции костного мозга как следствие физической нагрузки было подтверждено Ивановым в 1950 г., установившим усиление лейкопоэза у лыжников после пробега.
Таким образом, появление в периферической крови лимфоцитарной фазы миогенного лейкоцитоза в ответ на значительную нагрузку является положительным прогностическим признаком высокого функционального состояния спортсмена, и наоборот, появление нейтрофильной или интоксикационной фазы после относительно небольшой нагрузки свидетельствует о его недостаточной подготовленности к выполнению работы. В то же время отсутствие изменений в ответ на физическую нагрузку относительного количества форменных элементов в лейкоцитарной формуле следует считать либо признаком плохой приспособляемости организма к физическим нагрузкам, либо чрезмерностью физического напряжения для данного индивидуума.
Изменения химического состава крови является отражением тех биохимических сдвигов, которые возникают при мышечной деятельности в различных внутренних органах, скелетных мышцах и миокарде. Поэтому на основании анализа химического состава крови можно оценить биохимические процессы, протекающие во время работы. Это имеет большое практическое значение, так как из всех тканей организма кровь наиболее доступна для исследования.
Биохимические сдвиги, наблюдаемые в крови, в значительной мере зависят от характера работы, и поэтому их анализ следует проводить с учетом мощности и продолжительности выполненных нагрузок.
При выполнении мышечной работы в крови чаще всего обнаруживаются следующие изменения:
1. Повышение концентрации белков в плазме крови. Это происходит по двум причинам. Во-первых, усиленное потоотделение приводит к уменьшению содержания воды в плазме крови и, следовательно, к ее сгущению, в результате чего возрастают концентрации всех компонентов плазмы, в том числе белков. Во-вторых, вследствие повреждения клеточных мембран наблюдается выход внутриклеточных белков в плазму крови. Однако при очень продолжительной работе возможно снижение концентрации белков плазмы. В этом случае часть белков из кровяного русла переходит в мочу, а другая часть используется в качестве источников энергии.
2. Изменение концентрации глюкозы в крови во время работы характеризуется фазностью. В начале работы обычно уровень глюкозы в крови возрастает. Это объясняется тем, что в начале работы в печени имеются большие запасы гликогена и глюкогенез протекает с высокой скоростью. С другой стороны, в начале работы мышцы тоже обладают значительными запасами гликогена, которые они используют для своего энергообеспечения, и поэтому не извлекают глюкозу из кровяного русла. По мере выполнения работы снижается содержание гликогена как в печени, так и в мышцах. В связи с этим печень направляет все меньше и меньше глюкозы в кровь, а мышцы, наоборот, начинают в большей мере использовать глюкозу крови для получения энергии. При длительной работе часто наблюдается снижение концентрации глюкозы в крови, что обусловлено истощением запасов гликогена и в печени, и в мышцах.
3. Повышение концентрации лактата в крови наблюдается практически при любой спортивной деятельности, однако степень возрастания концентрации лактата в значительной мере зависит от характера выполненной работы и тренированности спортсмена. Наибольший подъем уровня лактата в крови отмечается при выполнении физических нагрузок в зоне субмаксимальной мощности, так как в этом случае главным источником энергии для работающих мышц является анаэробный гликолиз, приводящий к образованию и накоплению молочной кислоты.
В покое, до работы содержание лактата в крови равняется 1-2 ммоль/л. После работы «до отказа» в зоне субмаксимальной мощности у спортсменов средней квалификации концентрация лактата в крови увеличивается до 8-10 ммоль/л, у высокотренированных этот рост может достигать 18-20 ммоль/л и выше. В литературе описаны случаи повышения лактата в крови у очень хорошо подготовленных спортсменов до 30-32 ммоль/л.
При проведении анализа крови на содержание лактата необходимо учитывать, что увеличение его концентрации в крови происходит не сразу, а через несколько минут после окончания работы. Поэтому забор крови следует делать примерно через 5 мин после завершения нагрузки. При взятии крови в более поздние сроки концентрация лактата окажется заниженной, так как часть его будет извлечена из кровяного русла клетками миокарда и печени.
4. Водородный показатель. Образующийся при интенсивной работе лактат является сильной кислотой и его поступление в кровяное русло должно вести к повышению кислотности крови. Однако первые порции лактата, диффундирующие из мышц в кровяное русло, нейтрализуются буферными системами крови. В дальнейшем, по мере исчерпания емкости буферных систем, наблюдается повышение кислотности Крови, возникает так называемый некомпенсированный ацидоз. В покое значение рН венозной крови равно 7,35-7,36. При мышечной работе вследствие накопления в крови лактата, величина рН уменьшается. При выполнении физических упражнений субмаксимальной мощности РН снижается у спортсменов средней квалификации до 7,1-7,2, а у спортсменов мирового класса снижение водородного показателя может быть до 6,8.
5. Повышение концентрации свободных жирных кислот и кетоновых тел наблюдается при длительной мышечной работе вследствие мобилизации жира из жировых депо и последующим кетогенезом в печени. Увеличение концентрации кетоновых тел также вызывает повышение кислотности и снижение рН крови.
6. Мочевина. При кратковременной работе концентрация мочевины в крови увеличивается незначительно, а при длительной физической работе уровень мочевины в крови может возрасти в 4-5 раз. Причиной увеличения содержания мочевины в крови является усиление катаболизма белков под воздействием физических нагрузок, особенно силового характера. Распад белков, в свою очередь, ведет к накоплению свободных аминокислот, при распаде которых образуется в большом количестве аммиак. В печени большая часть образовавшегося аммиака превращается в мочевину.
По материалам biofile.ru
Так как во время физической нагрузки метаболизм усиливается, возрастает важность функций крови для ее эффективного выполнения. Вызывая изменения в крови, тренировка также увеличивает насыщение тканей кислородом. Уменьшается агрегация эритроцитов, а также тромбоцитов, стимулируются реологические свойства крови. В стенках сосудов активизируется синтез окиси азота.
Артериовенозная разница по кислороду увеличивается приблизительно втрое от состояния покоя до максимального уровня физической нагрузки (от 6 до 16 мл кислорода на 100 мл крови). Сокращающиеся мышцы нуждаются в большем количестве кислорода, поэтому во время физической нагрузки из крови извлекается больше кислорода вследствие увеличения градиента давления кислорода. Содержание кислорода в венозной крови падает. Однако содержание кислорода в венозной крови в правом предсердии редко падает ниже 2
4 мл кислорода на 100 мл крови. Кровь, которая возвращается к сердцу из активных тканей, смешивается с кровью, возвращающейся из менее активных органов.
В начале физической нагрузки происходит мгновенная потеря плазмы крови, переходящей в тканевую жидкость в межклеточном пространстве. Причиной этого, вероятно, служат два фактора. Повышение гидростатического давления в капиллярах выдавливает воду из сосудов. Кроме того, в межклеточном пространстве активных мышц накапливается больше конечных продуктов обмена веществ, повышая осмотическое давление, которое привлекает к мышце больше жидкости. Во время длительной физической нагрузки может произойти уменьшение объема плазмы на 10-20% или больше.
Так как объем плазмы уменьшается, во время физической нагрузки происходит сгущение крови, гематокрит увеличивается с 40 до 50%. Даже без увеличения общего количества эритроцитов, более высокая концентрация гемоглобина, вследствие сокращения объема плазмы, существенно повышает, во время физической нагрузки, способность крови переносить кислород.
При долговременной активности проблемой является потеря тепла. Ток крови к сокращающимся скелетным мышцам уменьшается, чтобы отвести больше крови к коже для терморегуляции. Однако при краткосрочной активности изменения в содержании жидкости в организме и терморегуляция имеют мало практического значения. Способность поддерживать надлежащую температуру тела очень важна в марафонском беге. Если и температура окружающей среды, и влажность высоки, температура тела может подняться слишком сильно и не позволить закончить забег.
В состоянии покоя pH артериальной крови составляет приблизительно 7,4. Между состоянием покоя и физической нагрузкой интенсивностью примерно 50% от максимальной аэробной способности pH меняется незначительно. Выше этого уровня pH начинает уменьшаться, прежде всего, из-за увеличения выработки молочной кислоты вследствие роста зависимости от анаэробного метаболизма.
Общие данные об изменениях в сердечносо-судистой системе при умеренной физической нагрузке приведены в таблице.
Общие сведения о сердечно-сосудистых изменениях при умеренной физической нагрузке, которая задействует большие группы мышц в течение длительного времени
По материалам sportwiki.to
Мышечная работа приводит к значительным изменениям физико-химических и физиологических свойств крови. Несколько снижается объем циркулирующей крови, увеличивается количество форменных элементов, изменяются буферные и коллоидно-осмотические свойства крови, возрастает активность как свертывающей, так и противосвертывающей систем.
Во время мышечной работы часть плазмы через стенки капилляров уходит из сосудистого русла в межклеточное пространство работающих мышц. В результате объем циркулирующей крови уменьшается. Поскольку форменные элементы остаются в сосудистом русле, изменяется соотношение между общим объемом циркулирующей плазмы и форменных элементов так, что гематокрит повышается. Это явление называется рабочей гемоконцентрацией.
Например, если объем крови в покое равен 5,5 л, из них 2,9 л составляет плазма и 2,6 л — форменные элементы крови, что соответствует гематокриту 47%. Во время работы из сосудов уходит примерно 500 мл плазмы, объем циркулирующей крови снижается до 5л. Поскольку объем форменных элементов крови при этом не изменяется, гематокрит увеличивается до 52%.
В условиях покоя молочная кислота поступает в кровь главным образом из эритроцитов и из слизистой оболочки кишечника. Основными органами тела, утилизирующими (устраняющими) молочную кислоту из крови, служат печень, сердце и мышцы. В печени молочная кислота окисляется или используется для синтеза гликогена, а в сердце и неработающих мышцах служит субстратом окисления для их энергообеспечения. Концентрация молочной кислоты в крови в условиях покоя очень невелика — не более 10 мг(около 10мМ/л).
В начале работы, независимо от её мощности, усиливается образование молочной кислоты в рабочих (активных) мышцах. Это обусловлено относительно медленным развертыванием окислительных (аэробных) процессов в мышечных клетках и недостаточным их снабжением кислородом, так как кислородтранспортные системы (дыхание, кровообращение) лишь постепенно усиливают свою деятельность. Поступая в кровь, молочная кислота смещает кислотно-щелочное равновесие, снижая pH: чем выше концентрация молочной кислоты в крови, тем ниже pH. Общее количество образующейся в мышцах при работе молочной кислоты зависит от трех основных факторов: 1) мощности (интенсивности) работы; 2) продолжительности работы; 3) объема активной мышечной массы.
При работе относительно небольшой мощности — до 50- 60% от максимальной аэробной работы после периода врабатывания содержание молочной кислоты в мышцах и крови начинает постепенно снижаться, и в процессе работы концентрация молочной кислоты в крови может мало отличаться от условий покоя. Такое снижение концентрации молочной кислоты во время работы показывает, что скорость се образования в активных мышечных клетках становится меньше, чем скорость ее утилизации печенью, сердцем и неработающими мышцами.
При тяжелой мышечной работе содержание молочной кислоты в крови значительно превышает уровень покоя, в некоторых пределах оно тем больше, чем выше мощность выполняемой работы. Наибольшая концентрация молочной кислоты достигается при работе, которая может продолжаться не более 1-3 мин.
Эритроциты- высокоспециализированные клетки, основная функция которых связана с наличием в них гемоглобина, обеспечивающего перенос кислорода и возможность транспортирования кровью углекислого газа. Скорость образования эритроцитов в костном мозге — 2-3 миллиона в секунду, средняя продолжительность их жизни в периферической крови — 100-120 дней.
Наибольшее увеличение концентрации эритроцитов в крови зарегистрировано после очень тяжелой кратковременной работы: после бега на 100 м концентрация эритроцитов возрастает более чем на 20%. Во время продолжительной работ (бег на 3000 м) — на 10%.
Истинный эритроцитоз — повышение содержания эритроцитов в циркулирующей крови в результате усиления костно-мозгового кроветворения (эригроиоэза). Наиболее ярким примером истинного эритроцитоза служит повышение содержания эритроцитов (и гемоглобина) у людей, проживающих на больших высотах (в горах).
Во время очень продолжительной мышечной работы наряду с распадом эритроцитов может происходить увеличение объема плазмы крови (за счет обратного движения жидкости из тканевых пространств в сосудистое русло). В результате концентрация эритроцитов в крови снижается, развивается рабочая эритропения.
Величина внутрисосудистого гемолиза в наибольшей степени зависит от усиленной травматизации эритроцитов из-за механических сотрясений тела (особенно при беге по твердому грунту) и в связи с большой скоростью кровотока во время мышечной работы. В результате разрушения эритроцитов в плазме крови и в моче появляются гемоглобин и гематин, снижается гаптоглобин плазмы. Это происходит после очень продолжительной напряженной мышечной работы (марафонский бег, длительный марш и т. д.), однако во всех случаях степень гемолиза крайне невелика.
Количество лейкоцитов в крови здорового человека колеблется в довольно широких пределах — от 4000 до 10000 в мм3. При оценке количественных изменений лейкоцитов в крови существенны не только изменение их общего числа, но и сдвиги в лейкоцитарной формуле, т. е. процентное соотношение между разновидностями лейкоцитов — гранулоцитами (нейтрофилами, эозинофилами и базофилами), лимфоцитами и моноцитами.
При мышечной работе наблюдается увеличение содержания лейкоцитов в циркулирующей крови — рабочий лейкоцитоз с одновременным уменьшением в крови эозинофилов (эозинопенией). Если картина красной крови во время мышечной работы и после нее пассивно отражает изменения в объеме крови, то изменения в белой крови нельзя объяснить только этой причиной. Степень рабочего лейкоцитоза существенно больше, чем степень рабочей гемоконцентрации, и изменяется во времени иначе, чем объем циркулирующей крови.
Концентрация лейкоцитов в циркулирующей крови увеличивается на протяжении работы и зависит от ее мощности. К концу длительной работы концентрация лейкоцитов в крови может в три и более раз превышать уровень покоя и достигать 30-40 тысяч в мм3. В определенных пределах степень лейкоцитоза зависит от длительности и работы.
Тромбоцитам принадлежит ведущая роль в процессе свертывания крови, кроме того, они обладают иммуногенными свойствами. При мышечной работе содержание тромбоцитов в циркулирующей крови несколько возрастает. Сразу после работы следует период быстрого уменьшения их концентрации в крови, который длится 30-60 мин. Затем наступает период быстрого увеличения концентрации тромбоцитов, и через 1-2 ч после работы их число превышает предрабочий уровень. На протяжении последующих нескольких часов исходное содержание тромбоцитов в крови восстанавливается. Причины этих изменений пока неизвестны.
Во время мышечной работы усиливается активность свертывающей и противосвертывающей систем. В процессе работы свертываемость крови увеличивается, и как следствие сокращаются время кровотечения, время свертывания крови и протромбиновое время. Несколько повышается содержание тромбопластина, что можно связать с увеличением в крови антигемофилического фактора, необходимого для образования тромбопластина. Более того, при мышечной работе в крови возрастает содержание тромбоцитов, увеличивается их адгезивность, что также может обусловливать повышенную свертываемость крови. Увеличение концентрации фибриногена в крови при мышечной работе также усиливает агрегацию тромбоцитов (и объединение, или аггломерацию, эритроцитов в «эритрацитарные столбики»).
Наряду с повышением активности свертывающей системы при мышечной работе усиливается активность противосвертывающей системы. Резко возрастает фибринолитическая активность крови, определяемая скоростью растворения кровяных сгустков, которые могут образовываться на стенках кровеносных сосудов. Так, например, после 5- минутной максимальной аэробной работы до отказа, фибринолитическая активность увеличивается в 7 раз, что связано с появлением в крови активаторов плазминогена. При более легкой работе фибринолитическая активность усиливается постепенно: от нескольких минут до нескольких часов в зависимости от мощности выполняемой работы. Таким образом, мышечная работа вызывает более быстрое свертывание крови, которое компенсируется более быстрым распадом фибриновых нитей кровяных сгустков.
В целом антикоагуляционная (фибринолитическая) активность крови увеличивается во время работы больше, чем ее коагуляционная способность, обеспечивает поддержание жидкого состояния крови и препятствует повышению се вязкости. [1]
По материалам studbooks.net