Физическая нагрузка и стрессовые гормоны
статья по физкультуре (10 класс)

Пустуева Елизавета Анатольевна

«Физическая нагрузка и стрессовые гормоны»

Санкт-Петербург 2020

Содержание

Введение………………………………………………………………………..….2

Влияние физической нагрузки на организм и  процесс адаптации……………3

Влияние физических нагрузок на концентрацию гормонов стресса в крови..15

Заключение……………………………………………………………………….28

Список литературы………………………………………………………………30

Введение

Актуальность работы заключается в том, что в современном мире, где каждый день людям приходится сталкиваться с огромным количеством стрессовых ситуаций, очень важно не потерять самообладание и найти способ бороться со стрессом. Одним из вариантов, который может повлиять на уровень стресса в организме, является физическая активность.

Большое внимание уделяется проблеме воздействия на стресс посредством физической нагрузки. Так, проведены исследования, показывающие, что незначительные регулярные физические нагрузки могут положительно сказываться на состоянии организма, за счет снижения уровня стрессовых гормонов. Однако при высоком уровне или экстремальных нагрузках наблюдается обратный эффект. В связи с этим, особую актуальность приобретает исследование особенностей воздействия физических нагрузок на уровень гормонов стресса в организме.

Цель исследования – анализ особенностей влияния физических нагрузок на концентрацию гормонов стресса в крови.

Задачи:

1. Проанализировать влияние физических нагрузок на организм и процесс адаптации к ним.
2. Выявить воздействие физических нагрузок на уровень гормонов стресса в крови.

Объект исследования – концентрация гормонов стресса к врови.

Предмет исследования – влияние физических нагрузок на концентрацию гормонов стресса в крови.

Метод исследования – анализ литературных источников.

1. Влияние физической нагрузки на организм и  процесс адаптации

При физических нагрузках организм человека задействует много дополнительных ресурсов – его мышцы начинают работать интенсивнее, что обеспечивает дополнительный расход кислорода. При необходимости кислорода организм изыскивает возможности для расщепления дополнительной энергии.

Характеристика воздействия на организм человека физических нагрузок разной мощности имеет обширное прикладное значение, и в частности, используется при изучении процессов адаптации организма к физическим нагрузкам, применяется в спортивной и восстановительной медицине. Ввиду этого, исследование процесса приспособления организма к физическим нагрузкам различной мощности достаточно актуально, как в прикладном, так и в научном аспекте.

Индивидуальную адаптацию можно определить как развивающийся в ходе жизни процесс, в результате которого организм приобретает устойчивость к определенному фактору окружающей среды и, таким образом, получает возможность жить в условиях, ранее несовместимых с жизнью, и решать задачи, прежде не разрешимые (Меерсон Ф. З., Пшенникова М. Г., 1988).

Адоптационные реакции организма предопределяют формирование всегда специфичных адаптационных изменений (функциональных и структурных) в компонентах конкретной функциональной системы, а, следовательно, и сами всегда абсолютно специфичны (Павлов С. Е., 2000).

Процесс адаптации человеческого организма к постоянному воздействию высоких физических нагрузок имеет двухфазный характер. Исходя из этого, выделяют два ключевых этапа физиологической адаптации организма к высоким физическим нагрузкам: срочный и долговременный.

Начальный этап – так называемая, «срочная» адаптация, менее совершенна, чем последующий этап - «долговременная» или устойчивая адаптация.

Во всех случаях повышения физической нагрузки «срочная» адаптация реализуется практически мгновенно, но сама реакция организма на повышение нагрузки протекает со значительной утратой энергетических резервов, с низким и достаточно кратковременным результатом, и сопровождается достаточно выраженной стресс-реакцией, в виде серьезной нагрузки на органы, главным образом, дыхания и сердечнососудистой системы.

Этап срочной или быстрой адаптации сводится, в основном, к изменениям происходящего в организме энергетического обмена и связанных с ним ключевых функций вегетативного обеспечения на базе уже сформированных в процессе жизни механизмов их реализации. Такая адаптация представляет собой непосредственный мгновенный ответ организма на однократные воздействия ряда физических нагрузок (или других стрессовых факторов).

При многократном постоянном повторении физических нагрузок (или иных воздействий на организм) и суммировании многих физиологических следов нагрузок, постепенно развивается долговременная физиологическая адаптация. «Долговременная» или устойчивая физиологическая адаптация характеризуется наиболее совершенной и энергетически экономной реакцией организма на определенный фактор окружающей среды.

Долговременная физиологическая адаптация сердца обеспечивается усилением синтетических процессов в капиллярах и сердечной мышце с увеличением общей ее массы. При периодически повторяющихся физических нагрузках физиологическая адаптация сердца может существенно растянуться во времени, а отдельные периоды отдыха от физических нагрузок приводят к общему сбалансированному увеличению ряда структурных элементов сердца.

Стадия адаптированности организма в значительноймере тождественна состоянию его тренированности. Другими словами, в основе развития тренированности лежит процесс адаптации организма к физическим нагрузкам (Солодков А.С., 2015).

Масса сердца, как основного «насоса» для перекачки крови и снабжения кислородом всего организма, при физиологической адаптации к повышенным физическим нагрузкам увеличивается в пределах от 20 до 40%. Капиллярная сеть, при этом, растет достаточно пропорционально увеличивающейся сердечной массе.

Тренированное, гипертрофированное в умеренном масштабе сердце в условиях физиологического покоя имеет несколько пониженный, в сравнении с обычным сердцем обмен, с тем, чтобы снизить снабжение кислородом органов и тканей в режиме покоя, а также, умеренную брадикардию, и общий сниженный минутный объем.

Таким образом, тренированное сердце в состоянии спокойной работы и умеренной нагрузки работает приблизительно на 15-20% экономичнее, нежели нетренированное сердце. При постоянной систематической мышечной работе в мышце тренированного сердца снижается общая скорость гликолитических процессов, в результате чего, продукты энергетического обмена расходуются значительно более экономно, нежели в «стандартном» сердце.

Морфологические перестройки тренированного сердца проявляются не только в увеличении массы сердечной мышцы, но и в увеличении числа клеточных энергетических структур – митохондрий. Увеличивается общая масса мембранных клеточных систем для лучшей проводимости кислорода в клетку. Таким образом, общая чувствительность сердца к различным симпатическим влияниям, усиливающим его работу и функции, при активной мышечной работе и повышенной физической нагрузке повышается.

Одновременно с этим, совершенствуются и общие механизмы экономизации сил и энергии в сердечной мышце, в частности, в состоянии покоя или при недостаточно интенсивной нагрузке тренированное  сердце работает с более низкими энергозатратами, чем нетренированное, и наиболее рациональным отношением друг с другом фаз сокращения.

Как уже говорилось выше, сократительная масса сердечной мышцы увеличивается в среднем на 20-40%, в соответствии с этим, функциональная нагрузка снижается на единицу массы на ту же величину. Это один из самых надежных и эффективных физиологических механизмов сохранения ресурсов сердца и, следовательно, поддержания нормальной работы системы дыханий при повышенных физических нагрузках.

Увеличение ЧСС и повышение сократительной способности сердечной мышцы представляют собой естественные физиологические адаптивные реакции на повышенную физическую нагрузку. Исходя из этого, ЧСС является наиболее репрезентативным показателем адаптации сердца и дыхательной системы при использовании даже современных функциональных проб на адаптацию к физической нагрузке.

Мышечная работа в активном режиме при повышенных физических нагрузках требует повышения притока кислорода и минеральных субстратов к мышцам. Это обеспечивается общим увеличением объема кровотока через наиболее работающие в процессе тренировок мышцы, что дополнительно снабжает их кислородом.

В связи с этим, увеличение объема кровотока при повышенной физической работе – это один из надежных и продуктивных механизмов адаптации к повышенной физической нагрузке. В нетренированном сердце резервы увеличения ударного объема кровотока исчерпываются при ЧСС равном около 120-130 ударов в минуту. Последующий рост минутного объема кровотока происходит, главным образом, за счет ЧСС.

По мере увеличения тренированности сердца расширяется общий диапазон ЧСС, при котором ударный объем крови продолжает расти. У людей высокотренированных он продолжает нарастать в том числе и при ЧСС равном 150-160 ударов в минуту.

В сердечной мышце физиологические адаптацтонные изменения проявляются также в мобилизации дополнительных энергетических ресурсов. Первичными субстратами для окисления и высвобождения в процессе окисления энергии в сердечной мышце являются жирные кислоты и глюкоза, в меньшей степени данную функцию выполняют аминокислоты.

Энергия окисления этих веществ аккумулируется из клеток митохондриями в виде аденозинтрифосфорной кислоты – универсального источника энергии клетки (АТФ), а впоследствии, транспортируется к сократительным мышцам венозного синуса и сердца. При увеличении ударного объема крови ЧСС также увеличивается, что ведет к дополнительному снабжению энергией мышц, при выбросе из клеток АТФ. Такое повышение сократительной способности сердечной мышцы сочетается с совершенствованием общих восстановительных процессов во время диастолы (сокращения желудочка, проявляется в форме второго, более короткого удара сердца).

Повышенная физическая нагрузка у спортсменов вызывает многократное, примерно в 15-20 раз увеличение объема пропускаемого через легкие воздуха (легочной вентиляции). У спортсменов, тренирующихся главным образом, на выносливость, такой показатель, как минутный объем легочной вентиляции (количество литров воздуха, пропускаемое легкими за минуту) достигает 130-150 литров в минуту и более.

У людей нетренированных увеличение легочной вентиляции при работе, выступает результатом учащения дыхания, вследствие которого наступает гипервентиляция и быстрая усталость, у спортсменов, организм которых привык к повышенной физической нагрузке, при учащении дыхания растет и его глубина. Такое увеличение глубины дыхания и минутного объема легких представляет собой наиболее рациональный и продуктивный способ адаптации дыхательного аппарата к повышенной физической нагрузке.

Достижение наиболее высоких и предельных величин объема легочной вентиляции, свойственно наиболее высококвалифицированным и тренированным спортсменам, и является результатом очень тщательной и высокой «согласованности» дыхательных актов с постепенным ростом ЧСС и сокращением дыхательных мышц. Кроме того, происходит такое «согласование» и с движениями в пространстве и времени, в частности, расстройство у спортсменов координации в работе легких и дыхательных мышц нарушает общий ритм дыхания и резко и неконтролируемо повышает ЧСС, что приводит к ухудшению общей легочной вентиляции.

Основная роль в нарастании общего объема легочной вентиляции в начале физической работы или тренировке принадлежит нейрогенным механизмам. Импульсация от сокращения скелетных мышц и нисходящие нервные импульсы из зон коры полушарий головного мозга, отвечающих за движение, стимулируют в продолговатом мозге дыхательный центр.

Гуморальные факторы регуляции вступают в создание адаптации к физической нагрузке позже, при постепенно продолжающейся физической работе или тренировке и достижении адекватных обычному объему физической нагрузки величин объема легочной вентиляции.

Регуляторная роль углекислого газа (СО2) проявляется в поддержании легкими и сердцем необходимой частоты дыхания и ЧСС и установлении, вследствие такого контроля соответствия легочной вентиляции общей величине обычной для тренировки физической нагрузки. Систематическая деятельность мышц при тренировке сопровождается общим увеличением силы дыхательной мускулатуры, в связи с чем, растет мощность дыхательных движений.

Согласно современным исследованиям, главными результатами стресс-реакции, сопровождающей физические нагрузки, являются: мобилизация энергетических ресурсов организма и их перераспределение с избирательным направлением в органы и ткани функциональной системы адаптации; потенциация работы самой этой системы; формирование структурной основы долговременной адаптации.

Таким образом, спортивная тренировка - это активная адаптация, приспособление человека к мышечной деятельности, позволяющее выполнять физическую работу большей интенсивности и длительности. Такая адаптация касается в первую очередь процессов регуляции и координации функций, она сопровождается глубокими физиологическими и биохимическими изменениями в организме.

В исследованиях А.С. Мозжухина и его учеников показано, что адаптационный процесс сопровождается формированием и совершенствованием специфической системы функциональных резервов адаптации организма, системообразующим фактором которой выступает результат деятельности (адаптации). Функциональные резервы организма Мозжухин определяет как возможности изменения функциональной активности структурных элементов организма, их возможности взаимодействия между собой, используемые организмом для достижения результата деятельности человека, для адаптации к физическим, психоэмоциональным нагрузкам и воздействию на организм различных факторов внешней среды.

По его мнению, эти возможности проявляются в изменении интенсивности и объема протекания энергетических и пластических процессов обмена на клеточном и тканевом уровнях, в изменении интенсивности протекания физиологических процессов на уровне органов, систем органов и организма в целом, в повышении физических (сила, быстрота, выносливость) и улучшении психических (осознание цели, готовности бороться за ее достижение и т.д.) качеств, в способности к выработке новых и совершенствованию уже имеющихся двигательных и тактических навыков и т.д.

Мозжухин полагает, что функциональные резервы организма включают в себя три относительно самостоятельных вида резервов: биохимические, физиологические и психические, интегрирующиеся в систему резервов адаптации организма. Биохимические резервы - это возможности увеличения скорости протекания и объема биохимических процессов, связанных с экономичностью и интенсивностью энергетического и пластического обменов и их регуляцией.

Физиологические резервы представляют собой возможности органов и систем органов изменять свою функциональную активность и взаимодействие между собой с целью достижения оптимального для конкретных условий функционирования организма. Психические резервы могут быть представлены как возможности психики, связанные с проявлением таких качеств, как память, внимание, мышление и т.д., с мотивацией деятельности человека и определяющие его тактику поведения и особенности психологической и социальной адаптации.

Структурные изменения на клеточном и органном уровнях при физических нагрузках начинаются с мобилизации эндокринной функции, и в первую очередь — гормональной системы    гипоталамус—гипофиз—надпочечники. Гипоталамус преобразует нервный сигнал реальной или предстоящей физической нагрузки в эфферентный, управляющий, гормональный сигнал. В гипоталамусе освобождаются гормоны, активирующие гормональную функцию гипофиза. Ведущую роль в выработке адаптивных реакций среди этих гормонов играет  кортиколиберин. Под его влиянием освобождается  адренокортикотропный гормон гипофиза (АКТГ), который вызывает мобилизацию надпочечников. Гормоны надпочечников повышают устойчивость организма к физическим напряжениям.

В обычных условиях жизнедеятельности организма уровень АКТГ в крови служит и регулятором его секреции гипофизом. При увеличении содержания АКТГ в крови его секреция автоматически затормаживается. Но при напряженной физической нагрузке система автоматической регуляции изменяется. Интересы организма в период адаптации требуют интенсивной функции надпочечников, которая стимулируется повышением концентрации АКТГ в крови.

Адаптация к физической нагрузке сопровождается и структурными изменениями в тканях надпочечников. Эти изменения приводят к усилению синтеза кортикоидных гормонов.  Глюкокортикоидный ряд гормонов активирует ферменты, ускоряющие образование  пировиноградной кислоты и использование ее в качестве энергетического материала в окислительном цикле. Одновременно стимулируются и процессы ресинтеза гликогена в печени.  Глюкокортикоиды повышают и энергетические процессы в клетке, освобождают биологически активные вещества, которые стимулируют устойчивость организма к внешним воздействиям.

Гормональная функция коры надпочечников во время мышечной работы небольшого объема практически не меняется. Во время большой по объему нагрузки происходит мобилизация этой функции. Неадекватные, чрезмерные нагрузки вызывают угнетение функции. Это своеобразная защитная реакция организма, предупреждающая истощение его функциональных резервов. Секреция гормонов коры надпочечников меняется при систематической мышечной работе в целом по правилу экономизации.

Повышенная продукция гормонов мозгового слоя надпочечников способствует росту энергопроизводства, усилению мобилизации гликогена печени и скелетных мышц. Адреналин и его предшественники обеспечивают формирование адаптивных изменений и до начала действия физической нагрузки. Таким образом, гормоны надпочечников способствуют формированию комплекса адаптивных реакций, направленных на повышение устойчивости клеток и тканей организма к действию физических нагрузок.

Надо сказать, что этим прекрасным адаптивным эффектом обладают только эндогенные гормоны, т. е. гормоны, выработанные собственными железами организма, а не введенные извне. Использование экзогенных гормонов не имеет физиологического смысла. В функциях мозгового и коркового слоев надпочечников в процессе адаптации к физическим нагрузкам складываются новые соотношения взаимной коррекции. Так, при увеличенной продукции адреналина — гормона мозгового слоя надпочечников — увеличивается и продукция кортикостероидов, сдерживающих его мобилизующую роль. Иначе говоря, создаются условия для оптимального и адекватного нагрузке изменения продукции гормонов мозгового и коркового слоев надпочечников. Указанные процессы напрямую отражаются на изменении реакции организма на физическую нагрузку.

Оценка влияния физической нагрузки может быть произведена путем замера целого ряда параметров. В частности, такой параметр, как систолический объем крови (СОК), определяемый через ЧСС, указывает на количество крови, выбрасываемой обоими желудочками при одном сокращении сердца. Систолический объем в состоянии покоя у тренированных людей составляет  70-80 мл, у нетренированных – около 50-70 мл.

Наибольший систолический объем крови соответствует ЧСС около 130-180 ударов в минуту. При ЧСС свыше 180 ударов в минуту систолический объем крови резко снижается. В связи с этим, наилучшие возможности для тренировки сердца предполагают физические нагрузки в режиме около 130-180 ударов в минуту.

Минутный объем крови (МОК) является показателем количества крови, выбрасываемого сердцем за одну минуту, данный показатель зависит от ЧСС и систолического объема крови. В состоянии покоя МОК составляет в около 5-6 л, при обычной мышечной работе возрастает до 10-15 л, при напряженной физической нагрузке у профессиональных спортсменов может достигать 42 л и более. Увеличение показателя МОК при физической нагрузке обеспечивает повышенное снабжение органов и тканей в кровоснабжении.

Частота дыхания (рассчитывается по времени за смену вдоха, выдоха и дыхательной паузы) – показывает количество дыханий в одну минуту. Определение частоты дыхания производилось по движению грудной клетки. При физической нагрузке частота дыхательных циклов увеличивается в среднем в 2-4 раза у обеих групп и составляет от 40 до 60 дыхательных циклов за минуту. С учащением частоты дыхания уменьшается глубина дыхания. Глубина дыхания предполагает объем воздуха спокойного вдоха или выдоха при одном дыхательном цикле.

1.        Скорость реакции изменяется при повышении физических нагрузок, на фоне происходящих физиологических адаптаций, таких, как, изменение ЧСС, числа дыхательных циклов, глубины дыхания, АД. Можно говорить о том, что скорость реакции при повышении физических нагрузок является своего рода внешним индикатором физиологических приспособлений организма к стрессу нагрузки.

Скорость реакции изменяется в зависимости от длительных физических нагрузок, при этом, особое значение имеет их продолжительность.

После сравнительно непродолжительных нагрузок (длительностью 0,5 и 5 минут) происходит быстрый рост скорости реакции и ее столь же быстрое снижение.

После более продолжительных нагрузок (длительностью 20 минут, а также 20 минут по несколько подходов) отмечается «поддержание» организмом скорости реакции на высоком уровне, при этом, снижение ее происходит значительно более плавно, чем в случае непродолжительных нагрузок.

Таким образом, можно отметить целый комплекс факторов физической нагрузки – биохимические изменения, изменения ЧСС, частоты дыхания, АД, которые влияют на изменение скорости реакции при изменении интенсивности физических нагрузок.

2. Влияние физических нагрузок на концентрацию гормонов стресса в крови

"Стресс (англ. stress — напряжение) — это общая системная реакция организма человека на экстремальные раздражения.

Канадский ученый Г. Селъе рассматривал проявления стресса как неспецифические системные реакции организма или общий адаптационный синдром, который не зависит от специфики раздражителя и протекает в следующие стадии:

•    1-я стадия — тревоги, которая включает фазы «шока» (резких вегетативных реакций) и «противотока» (мобилизации функциональных резервов).

•    2-я стадия — резистентности (устойчивости и высокой

работоспособности).

•    3-я стадия — истощения — общего снижения функционального состояния, развития патологических реакций и, в конечном счете, гибели организма.

Эти стадии во многом аналогичны стадиям процесса адаптации (физиологического напряжения, адаптированности и дизадаптации) с тем только отличием, что процесс адаптации включает не только неспецифические, но и специфические приспособительные реакции" (Солодков А.С., 2015).
        Когда человек испытывает стресс, в том числе и спровоцированный значительными физическими нагрузками, его надпочечники выделяют два гормона — адреналин (норадреналин при страхе) и кортизол.

Воздействие адреналина в течение продолжительного времени способствует усилению обмена веществ, что ведет к потере массы тела. При выделении адреналина увеличивается частота сердечных сокращений, повышается давление, происходит стимуляция нервной системы. При этом человеку хочется больше двигаться, происходит выброс эмоций.

Адреналин выделяется во время стресса, независимо от того, вызван ли стресс внешними причинами (например, ситуацией в стране) или внутренними (диета, голодание, спорт). Действие адреналина проходит в течение пяти минут.

Кортизол – это гормон, вырабатываемый корой надпочечников, который является регулятором углеводного обмена, и принимает участие в развитии стрессовых реакций.

О чрезмерной выработке кортизола может свидетельствовать сонливое состояние, постоянное желание съесть что-то сладкое и калорийное, ухудшение памяти и внимания. При частых стрессах кортизол ускоряет процессы старения организма за счет подавления выработки эстрогена и способствует отложению жира. Также избыток кортизола ведет к депрессии, поскольку его выработка снижает действие серотонина и дофамина — гормонов удовольствия. Последствия чрезмерной выработки кортизола — снижение иммунитета, повышение давления, гипогликемия, уменьшение мышечной ткани, отложение жира в районе живота.

Если человек испытывает стресс, организм пытается мобилизоваться, и в срочном порядке снабдить организм энергией для совершения каких-либо действий, предотвращающих стресс. И если уровень кортизола остается высоким продолжительное время, организм действительно может расщеплять мышцы до аминокислот, и печень преобразует их в глюкозу (глюконеогенез).

Уровень кортизола начинает увеличиваться пропорционально дальнейшему росту интенсивности упражнения, даже при непродолжительном времени. Высокоинтенсивные упражнения уже за минуту способны активировать выработку кортизола.

При физических нагрузках, концентрация кортизола в крови увеличивается примерно до 60 г/дл за первые минуты, затем снижается примерно до 35 г/дл, и уже примерно на 45 минуте опять начинает резко увеличиваться.

Концентрация кортизола растет только в начале тренировки и через 40-45 минут, и так же быстро падает. При длительных тренировках (больше часа) стимулируются и анаболические гормоны – тестостерон, гормон роста и инсулиноподобный фактор роста.

Из изложенного можно сделать вывод, что всплески кортизола скорее зависят не от продолжительности занятия, а от интенсивности.

В работе, опубликованной в журнале Science в 2017 году, говорится о ключевой роли в мобилизации организма на стресс гормона остеокальцин.

По мнению ученых, остеокальцин играет еще более важную роль в реакции организма на экстремальные ситуации, чем адреналин. Остеокальцин выделяется клетками-остеобластами, и до сих пор считалось, что он нужен для обмена веществ, а также для улучшения памяти и выносливости.

В опасных ситуациях и ситуациях с чрезмерной физической нагрузкой  важная роль не только у адреналина, но у остеокальцина - гормона, выделяемого из костной ткани. Причем остеокальцин имеет и решающее значение для быстрой адаптации организма к стрессу.

Чтобы проверить это предположение, исследователи провели два наблюдения. Во-первых, они обнаружили, что люди и животные с нарушенными функциями надпочечников не лишились возможности реагировать на стресс: у них присутствуют характерные для стрессовых ситуаций реакции, такие как учащенное сердцебиение, возросший уровень потребления кислорода и т.д.

С другой стороны, они проверили, что остеокальцин – пептидный гормон, попадает в кровь из костей и влияет на многие функции организма. Как показали эксперименты, он, по-видимому, способен улучшить, помимо прочего, память и функцию мышц - факторы, которые также чрезвычайно полезны в опасных ситуациях.

Ученые показали, что остеокальцин появляется в ответ на самые разные стрессовые факторы, действует на множество тканей организма одновременно и действует как настоящий гормон стресса.

Теорию о том, что концентрация биологически активной формы остеокальцина в крови изменяется в стрессовых ситуациях, исследователи проверили на мышах. Они создали для животных разные стрессовые ситуации. В ответ - в крови животных выросла концентрация остеокальцина, достигнув пиковых уровней всего за две-три минуты.

Взаимосвязь между стрессом и остеокальцином была также показана на людях: у испытуемых, которые должны были выступить с речью или подвергались перекрестному обследованию, также была обнаружена активная форма этого костного гормона в крови.

Исследование показало, кто особенно подвержен риску возникновения инсульта. Ученые также изучили, как именно стимулируется секреция костного гормона в стрессовых ситуациях. Стало очевидным следующее: если миндалина в мозгу посылает сигнал «страх», остеобласты, образующие кости, начинают поглощать вещество глютамат, высвобождаемое нейронами. Внутри клеток этот нейромедиатор ингибирует фермент, который обычно делает остеокальцин неактивным.

Активированный костный гормон высвобождается остеобластами и оказывает ингибирующее действие на парасимпатические нейроны, т.е. остеокальцин действует как блокатор парасимпатической нервной системы, которая отвечает за расслабление организма, и тем самым вызывает стресс-реакцию. В результате у симпатического нерва больше нет противника, и начинаются реакции, связанные с реакцией «бей или беги».

Способность остеокальцина вызывать острую стрессовую реакцию, улучшать память и мышечную функцию позволяет предположить, что этот пептидный гормон является важным фактором для выживания позвоночных, и человека в том числе, в потенциально опасных условиях.

Давно доказано, что психологическое выгорание и стресс влияют на работоспособность. Из-за стресса любая задача становится трудновыполнимой, потому что тяжелее сосредоточиться на ее решении. Стресс повышает риск получения травм и замедляет скорость восстановления тканей. В состоянии стресса организм активно вырабатывает адреналин и кортизол — из-за чего снижается иммунитет, повышается артериальное давление и уровень сахара в крови.

Адекватные физические нагрузки купируют выработку кортизола и нормализуют уровень глюкозы. Фитнес помогает высвобождать эндорфины — гормоны счастья. Регулярные тренировки положительно сказываются на состоянии нашей нервной системы.

Эффективным видом борьбы со стрессом являются кардио-тренировки. Они развивают выносливость, помогают сжигать жир и укрепляют сердечно-сосудистую систему. И они не занимают много времени в сравнении с традиционными 1-1,5 часовыми тренировками.

В ходе систематических физических нагрузок происходит активная адаптация органов дыхания, которая невозможна без сопутствующей адаптации сердечнососудистой системы, в силу того, что кровь является основным «транспортом» для переноса кислорода к органам и тканям и забора отработанного углекислого газа. Сердце, физиологически адаптированное к повышенной физической нагрузке, как правило, обладает более высокой сократительной способностью. При этом, «тренированное» сердце сохраняет такую высокую способность к расслаблению в диастоле (показатель нижнего артериального давления – АД) при высокой ЧСС (частоте сердечных сокращений), что объясняется общим улучшением процессов обмена в миокарде и, как следствие, увеличением массы миокарда (данное явление принято называть гипертрофией сердца)[22 c. 43].

Гипертрофия сердца представляет собой нормальный морфологический и физиологический феномен усиления сократительной деятельности (так называемой, гиперфункции) сердца. В том случае, когда плотность русла капилляров на единицу общей массы сердца повышается либо сохраняется на уровне нормального миокарда (при регулярных физических нагрузках), гипертрофия происходит в обычных рамках. Сердечная мышца в данном случае не испытывает дефицита кислорода при напряженной физической работе. Причем, функциональная нагрузка на единицу массы сердца падает в связи с чем, и тяжелая физическая нагрузка будет переноситься физиологически адаптированным сердцем с меньшим напряжением.

Повышенный расход организмом энергии при регулярных физических нагрузках стимулирует общий синтез белковых структур  и клеточных элементов, причем, как сократительных, так и митохондриальных (как энергетических). В том случае, если истощение источников энергии превысит физиологические нормы организма, может возникнуть перенапряжение, что негативно скажется на общем развитии обучающихся.

В развитом здоровом сердце на 1 мм3 массы мышц в спокойном состоянии раскрыты около 2300 капилляров для осуществления дыхательного обмена. При более интенсивной мышечной работе раскрываются около 2000 дополнительных капилляров.

Рост сердца в этом возрасте обеспечивается усилением синтетических процессов в капиллярах и сердечной мышце с увеличением общей ее массы. При периодически повторяющихся физических нагрузках физиологическая адаптация сердца может существенно растянуться во времени, а отдельные периоды отдыха от физических нагрузок приводят к общему сбалансированному увеличению ряда структурных элементов сердца.

Масса сердца, как основного «насоса» для перекачки крови и снабжения кислородом всего организма, при регулярных физических нагрузках увеличивается в пределах от 20 до 40%. Капиллярная сеть, при этом, растет достаточно пропорционально увеличивающейся сердечной массе.

Тренированное, гипертрофированное в умеренном масштабе сердце в условиях физиологического покоя имеет несколько пониженный, в сравнении с обычным сердцем обмен, с тем, чтобы снизить снабжение кислородом органов и тканей в режиме покоя, а также, умеренную брадикардию, и общий сниженный минутный объем. При постоянной систематической мышечной работе в мышце тренированного сердца снижается общая скорость гликолитических процессов, в результате чего, продукты энергетического обмена расходуются значительно более экономно, нежели в «стандартном» сердце.

Морфологические перестройки сердца проявляются не только в увеличении массы сердечной мышцы, но и в увеличении числа клеточных энергетических структур – митохондрий. Увеличивается общая масса мембранных клеточных систем для лучшей проводимости кислорода в клетку. Таким образом, общая чувствительность сердца к различным симпатическим влияниям, усиливающим его работу и функции, при активной мышечной работе и повышенной физической нагрузке повышается. Это обуславливает актуальность организации систематических физических нагрузок в молодом и среднем возрасте. При этом, такие нагрузки не должны быть слишком тяжелыми, должны вовлекать все группы мышц, обеспечивать приток кислорода в организм. Этим требованиям удовлетворяет именно легкая атлетика.

Кроме того, одновременно с этим, совершенствуются и общие механизмы экономизации сил и энергии в сердечной мышце, в частности, в состоянии покоя или при недостаточно интенсивной нагрузке тренированное  сердце работает с более низкими энергозатратами, чем нетренированное, и наиболее рациональным отношением друг с другом фаз сокращения.

Увеличение ЧСС и повышение сократительной способности сердечной мышцы представляют собой естественные физиологические адаптивные реакции на повышенную физическую нагрузку. Исходя из этого, ЧСС является наиболее репрезентативным показателем адаптации сердца и дыхательной системы при использовании даже современных функциональных проб на адаптацию подростков, а также юношей и девушек к физической нагрузке. Мышечная работа в активном режиме при повышенных физических нагрузках требует повышения притока кислорода и минеральных субстратов к мышцам. Это обеспечивается общим увеличением объема кровотока через наиболее работающие в процессе тренировок мышцы, что дополнительно снабжает их кислородом.

Увеличение объема кровотока при повышенной физической работе – это один из надежных и продуктивных механизмов адаптации к повышенной физической нагрузке. В нетренированном сердце резервы увеличения ударного объема кровотока исчерпываются при ЧСС равном около 120-130 ударов в минуту. Последующий рост минутного объема кровотока происходит, главным образом, за счет ЧСС.

По мере увеличения тренированности сердца расширяется общий диапазон ЧСС, при котором ударный объем крови продолжает расти. У высокотренированных подростков, юношей и девушек он продолжает нарастать в том числе и при ЧСС равном 150-160 ударов в минуту.

В сердечной мышце физиологические адаптацтонные изменения проявляются также в мобилизации дополнительных энергетических ресурсов, что также стимулируется гормонами стресса. Первичными субстратами для окисления и высвобождения в процессе окисления энергии в сердечной мышце являются жирные кислоты и глюкоза, в меньшей степени данную функцию выполняют аминокислоты.

Энергия окисления этих веществ аккумулируется из клеток митохондриями в виде аденозинтрифосфорной кислоты – универсального источника энергии клетки (АТФ), а впоследствии, транспортируется к сократительным мышцам венозного синуса и сердца. При увеличении ударного объема крови ЧСС также увеличивается, что ведет к дополнительному снабжению энергией мышц, при выбросе из клеток АТФ. Такое повышение сократительной способности сердечной мышцы сочетается с совершенствованием общих восстановительных процессов во время диастолы (сокращения желудочка, проявляется в форме второго, более короткого удара сердца).  Данные перестройки способствуют тому, что сердечная мышца (при условии регулярных тренировок) уже работает в том же режиме, что и у молодого взрослого человека, и способна выдерживать такие же физические нагрузки.

Повышенная физическая нагрузка вызывает многократное, примерно в 15-20 раз увеличение объема пропускаемого через легкие воздуха (легочной вентиляции). Однако данный параметр зависит от вида нагрузок и не является однозначным. Например, у юношей и девушек, тренирующихся на выносливость, такой показатель, как минутный объем легочной вентиляции (количество литров воздуха, пропускаемое легкими за минуту) достигает 130-150 литров в минуту и более.  

У нетренированных людей увеличение легочной вентиляции при работе, выступает результатом учащения дыхания, вследствие которого наступает гипервентиляция и быстрая усталость, у спортсменов, организм которых привык к повышенной физической нагрузке, при учащении дыхания растет и его глубина. Такое увеличение глубины дыхания и минутного объема легких представляет собой наиболее рациональный и продуктивный способ адаптации дыхательного аппарата к повышенной физической нагрузке.

Достижение наиболее высоких и предельных величин объема легочной вентиляции, свойственно наиболее тренированным людям, и является результатом очень тщательной и высокой «согласованности» дыхательных актов с постепенным ростом ЧСС и сокращением дыхательных мышц. Кроме того, происходит такое «согласование» и с движениями в пространстве и времени, в частности, расстройство у спортсменов координации в работе легких и дыхательных мышц нарушает общий ритм дыхания и резко и неконтролируемо повышает ЧСС, что приводит к ухудшению общей легочной вентиляции.

Основная роль в нарастании общего объема легочной вентиляции принадлежит нейрогенным механизмам. Импульсация от сокращения скелетных мышц и нисходящие нервные импульсы из зон коры полушарий головного мозга, отвечающих за движение, стимулируют в продолговатом мозге дыхательный центр.

Гуморальные факторы регуляции вступают в создание адаптации к физической нагрузке позже, при постепенно продолжающейся физической работе или тренировке и достижении адекватных обычному объему физической нагрузки величин объема легочной вентиляции.   Регуляторная роль углекислого газа проявляется в поддержании легкими и сердцем необходимой частоты дыхания и ЧСС и установлении, вследствие такого контроля соответствия легочной вентиляции общей величине обычной для тренировки физической нагрузки. Систематическая деятельность мышц при тренировке сопровождается общим увеличением силы дыхательной мускулатуры, в связи с чем, растет мощность дыхательных движений.

Длительное ограничение двигательной активности (гипокинезия) изменяет регуляцию кровообращения, состояние мышцы сердца и сосудов, кровоток в сосудах и повышает риск возникновения стойкого возрастания артериального давления и нарушений сердечной деятельности во время стрессов.

Внимание исследователей в наше время особенно привлекают эмоциональные стрессы и их влияние на кровообращение в организме, что, очевидно, связано с возросшим в последнее время во всем мире числом сердечно-сосудистых заболеваний.

У человека характер и течение эмоциональных стрессов усложняют психологические факторы Человек сознательно может оценить напряженную ситуацию, прогнозировать ее последствия и активно управлять ходом событий. С другой стороны, проявления стресса индивидуальны, они зависят от реактивности организма (психологической и физиологической), от его "запаса прочности", то есть от исходного состояния и функциональных резервов.

Многие могли на себе испытать чувство тревоги, которое возникает в кабинете зубного врача. У здоровых людей оно сопровождается легкими изменениями сердцебиения. Если же реактивность организма изменена, - так сказывается пониженная двигательная активность, - то легкое беспокойство сменяется чуть ли не стрессорным состоянием, может появиться аритмия сердца или даже предобморочное состояние.

Известны ситуации, когда стрессы сопровождаются повышением общей активности организма, например, во время защиты диссертации. Используя телеметрические системы регистрации сердечной деятельности, исследователям удалось "скрытой камерой" вести непрерывную запись электрокардиограммы на протяжении всей процедуры защиты и показать, как резко изменяется сердечный ритм у практически здоровых людей. Стрессорный характер реакции временами ускоряет пульс до 160 ударов в минуту (как после быстрого бега), изменяется форма зубцов электрокардиограммы, отражая возросшую нагрузку на сердечную мышцу. Сразу же после доклада и положительных результатов голосования кардиограмма резко меняется и скоро приходит в норму. В подобных ситуациях четко видно, как организм реагирует на ответственные моменты в жизни человека. Стресс зависит не только от силы, но и от характера эмоций: чувство тревоги вначале и радость - при успешном завершении.

Сама по себе умственная работа при заинтересованности человека в ее успешном завершении тесно связана с эмоциональными реакциями. Напряженная умственная работа в условиях дефицита времени может приобрести характер стресса, и это отражается на объективных показателях работы сердца.

Выполнение проб, требующих концентрации внимания и быстрого переключения, интеллектуального напряжения, используют как тест, в том числе и при отборе космонавтов. Этот тест помогает также выявить реактивность систем, регулирующих кровоснабжение в организме. Более того, использование такого "интеллектуального" теста позволило выявить, как влияют гипокинезия и тренировки на сердечно-сосудистый стресс. Когда обследуемым предлагали произвести в уме умножение нескольких трехзначных чисел, причем время на решение задачи ограничивали, у большинства при решении трудной задачи учащалось сердцебиение и поднималось артериальное давление, но отклонения от нормы были незначительными и вскоре быстро исчезали - сердечно-сосудистая система приходила в норму.

Когда здоровые люди в течение 30 суток находились в условиях постельного режима, то есть гипокинезии, напряженная умственная работа (решение таких же задач и в то же время) приобретала выраженный характер стресса.

У обследуемых учащалось сердцебиение (пульс доходил до 150 ударов в минуту), поднималось артериальное давление. Почти все эти признаки стресса сохранялись иногда до конца дня.

В другой серии наблюдений обследуемые также находились в условиях постельного режима, но "интеллектуальный" стресс (напряженная умственная работа) вызывал у них меньше отклонений в системе кровообращения. И вот почему. Три раза в неделю все обследованные лица выполняли комплекс физических упражнений - для рук с эспандером и для ног - на велоэргометре.

Когда же в подобном эксперименте ежедневная физическая нагрузка достигала 450 килокарий, умственная работа в условиях гипокинезии вызывала в работе сердца и сосудов не больше изменений, чем в обычной обстановке. Профилактические мероприятия и физические тренировки снижают влияние стресса на кровообращение. С помощью современных методов исследования выявлены резкие изменения состояния сосудов головного мозга и кровотока в них во время стрессов.

Заключение

Физическая нагрузка подразумевает состояние в котором организм человека задействует дополнительные ресурсы – его мышцы начинают работать более интенсивно, что требует дополнительного кислорода. При необходимости кислорода организм изыскивает возможности для расщепления дополнительной энергии.

Структурные изменения при физических нагрузках на клеточном и органном уровнях начинаются с мобилизации общей эндокринной функции, и главным образом — гормональной системы (гипоталамус-гипофиз-надпочечники).

Кортизол – это гормон, вырабатываемый корой надпочечников, который является регулятором углеводного обмена, и принимает участие в развитии стрессовых реакций.

Если человек испытывает стресс, организм пытается мобилизоваться, и в срочном порядке снабдить организм энергией для совершения каких-либо действий, предотвращающих стресс. И если уровень кортизола остается высоким продолжительное время, организм действительно может расщеплять мышцы до аминокислот, и печень преобразует их в глюкозу (глюконеогенез).

Уровень кортизола начинает увеличиваться пропорционально дальнейшему росту интенсивности упражнения, даже при непродолжительном времени. Высокоинтенсивные упражнения уже за минуту способны активировать выработку кортизола.

При физических нагрузках, концентрация кортизола в крови увеличивается примерно до 60 г/дл за первые минуты, затем снижается примерно до 35 г/дл, и уже примерно на 45 минуте опять начинает резко увеличиваться.  Концентрация кортизола растет только в начале тренировки и через 40-45 минут, и так же быстро падает. При длительных тренировках (больше часа) стимулируются и анаболические гормоны – тестостерон, гормон роста и инсулиноподобный фактор роста.

Адреналин выбрасывается в кровь при экстремальных физических нагрузках. Воздействие адреналина в течение продолжительного времени способствует усилению обмена веществ, что ведет к потере массы тела. При выделении адреналина увеличивается частота сердечных сокращений, повышается давление, происходит стимуляция нервной системы. При этом человеку хочется больше двигаться, происходит выброс эмоций.

Адреналин выделяется во время стресса, независимо от того, вызван ли стресс внешними причинами (например, ситуацией в стране) или внутренними (диета, голодание, спорт). Действие адреналина проходит в течение пяти минут.

Список литературы

1. Анохин П. К. Очерки по физиологии функциональных систем. - М.: Медицина., 1975. - 477 с. ISBN 9-785-45838-439-1
2. Бернар К. (Bernard C.) Курс общей физиологии. Жизненные явления, общие животным и растениям: Пер. с франц. – Спб., 1878. – 316 с.
3. Васильева В.В. Физиология человека: учеб. для сред. и высш. учеб. заведений / В.В. Васильева. - М.: ФиС, 1973. - 192 с.
4. Геселевич В. А. Медицинские аспекты нормы и патологии у высококвалифицированных спортсменов: Автореферат дисс. … доктора мед. наук. – М., 1991. – 48 с.
5. Горизонтов П. Д., Протасова Т. Н. Роль АКТГ и кортикостероидов в патологии (к проблеме стресса). – М.: “Медицина”, 1968. – 334 с., ил.
6. Гупта, М. К. Как всегда оставаться счастливым. Рекомендации по преодолению стресса, нервного напряжения и тревожности / М.К. Гупта. - М.: АСТ, Астрель, Времена 2, 2017 - 128 c
7. Коц Я.М. Спортивная физиология. Учебник для институтов физической культуры / Я.М. Коц. - М.: Физкультура и спорт, 1986. - 128 с. ISBN: 978-5-906839-86-2
8. Меерсон Ф. З. Адаптация, стресс и профилактика. - М.: Наука, 2017. – 278 с.
9. Меерсон Ф. З., Пшенникова М. Г. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам. – М.: Медицина, 1988. – 256 с. ISBN 5-225-00115-7
10. Павлов С. Е. Адаптация. – М., “Паруса”, 2000. – 282 с. ISBN 5-87969-081-4
11. Павлов С. Е., Кузнецова Т. Н. Тестирование в спорте. Оценка уровня тренированности – традиции и реальность // В сб.: “Спортивно-медицинская наука и практика на пороге XXI века”. – М., 2000. – С. 129.
12. Платонов В. Н. Общая теория подготовки спортсменов в олимпийском спорте. – Киев: Олимпийская литература, 1997. – 583 с.
13. Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме - М.: Медгиз, 1960.
14. Семенова, И. Как избавиться от стресса и депрессии по методу И. Семеновой / И. Семенова, М. Краснощеков. - М.: Феникс, 2016. - 272 c.
15. Смирнов, В. М. Дубровский В. И. Физиология физического воспитания и спорта: Учеб. для студ. сред, и высш. учебных заведений. - М.: Изд-во ВЛАДОС-ПРЕСС, 2012.- 608 с: ил.
16. Солодков, А. С. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная: Учебник. Изд. 2-е, испр. и доп. - М.: Олимпия Пресс, 2015. - 528 с. ISBN 5-94299-037-9
17. Чанчаева Е.А. Физиология физического воспитания и спорта: учебно-метод. комплекс / Е.А. Чанчаева. - Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 2017. - 97 с.