Материал: Яхутов М.Р. Организация процесса адаптации к физическим нагрузкам у обучающихся

21

нием мощности работы или уровнем потребления кислорода. Лишь перед достижением максимальной величины прирост ЧСС с увеличением мощности работы может несколько замедлиться. Это отклонение от линейной зависимости между уровнем потребления кислорода и ЧСС при больших субмаксимальных и максимальных аэробных нагрузках особенно характерно для нетренированных людей.

Усиление кровотока в активных мышцах во время мышечной работы называют рабочей миогенной гиперемией. Кровоток во время мышечной работы в активных мышцах возрастает пропорционально ее интенсивности и может превышать кровоток покоя в 20–30 раз. Во время такой работы участвует примерно 2/3 мышечной массы, то есть около 20 кг. Отсюда расчетный мышечный кровоток повышается до ЮО мл/мин./ЮО г мышечной ткани.

Дыхательная система

Необходимое и свойственное снабжение организма кислородом и удаление двуокиси углерода при мышечной работе возможно только при соответствующей функциональной перестройке деятельности систем внешнего дыхания, кровообращения и крови. Известно, что при тяжелой работе потребность в кислороде может возрасти в 15–20 раз по сравнению с покоем. Дыхательная система поддерживает оптимальный газовый состав артериальной крови и тем самым концентрацию водородных ионов в соответствии с текущими энергетическими потребностями организма.

Легочная вентиляция

Количественным выражением вентиляции легких служит минутный объем дыхания (далее – МОД), равный произведению средней величины дыхательного объема (далее – ДО) на число дыханий в минуту. В условиях покоя основные параметры легочной вентиляции значительно варьируют у разных людей. Каждому индивидууму свойственен обычный, преобладающий у него паттерн дыхания, который называют базальным. У совершенно здоровых людей частота дыхания (далее – ЧД) может быть от 3 до 26 мин., а ДО от 2,5–3 л. Абсолютные значения МОД также различаются у разных людей, в отличие от объемно-частотных компонентов вентиляции. Об адекватности легочной вентиляции обычно судят по коэффициенту использования кислорода либо вентиляторному эквиваленту.

Впокое вентиляторный эквивалент кислорода колеблется в пределах 24–28 мл МОД/мл потребления кислорода. Это означает, что организм ежеминутно получает 1 мл кислорода из 25 мл вентилируемого воздуха.

Вустойчивом состоянии мышечной нагрузки уровень легочной вентиляции прямо пропорционален как интенсивности выполняемой работы, так и потребности кислорода. Незначительные колебания кислорода в альвеолярном воздухе при работе разной интенсивности указывают на отсутствие значительных расхождений между интенсивностью легочной вентиляции и потреблением кислорода. При высоких нагрузках, соответствую-

22

щих потреблению кислорода более 2 л/мин., рост вентиляции становится относительно избыточным.

В последние годы выяснилось, что прирост вентиляции теснее корригирует не с потреблением кислорода, а с выведением двуокиси углерода. При максимальной мышечной работе МОД у здорового человека может превысить в 12 раз уровень покоя и достичь 120 л/мин. за счет трехкратного повышения ЧД и четырехкратного повышения ДО, а у тренированных вентиляция легких при предельных нагрузках достигает 150 и более л/мин. Это свидетельствует о чрезвычайно больших резервных возможностях дыхательной системы. При кратковременном (10–15 сек.) произвольном максимальном учащении и углублении дыхания у здоровых мужчин вентиляция легких может достичь 150–200 л/мин. и более.

Правда, поддержание такого объема легочного потока требует значительных энергетических затрат на выполнение дыхательного акта. Об их величине можно судить, измеряя механическую работу, выполняемую дыхательными мышцами. Предельные значения работы дыхания у здоровых людей при максимальном МОД составляют более 50 кгм/мин. у мужчин и 30 кгм/мин. у женщин, а потребление кислорода дыхательными мышцами в этих условиях достигает более 2 л/мин., то есть приближается к максимально возможному. Однако даже во время напряженной мышечной деятельности вентиляция обычно возрастает не более чем до 70–80 % от максимальной величины своего резерва

Альвеолярная вентиляция

Для осуществления газообмена важна не общая вентиляция, а та ее часть, которая вентилирует альвеолярное пространство – альвеолярная вентиляция. В альвеолы проникает 66–80 % вентилируемого воздуха, остальная часть задерживается в так называемом мертвом пространстве. Мертвое пространство является как анатомическим, так и функциональным понятием. Анатомическое мертвое пространство, объем дыхательных путей – трахеи, бронхов и бронхиол вплоть до перехода их в альвеолы, равняется 150–200 мл, что соответствует около 1/3 от величины дыхательного объема.

При мышечной работе объем анатомического мертвого пространства может возрасти вдвое по сравнению с условиями покоя, однако и при этом составить меньшую (около 10 %) долю от величины ДО, поэтому эффективность вентиляции в целом при нагрузке возрастает.

Под функциональным (физиологическим) мертвым пространством понимают все те участки, в которых не происходит обмен газов между воздухом и кровью легочных капилляров. Это пространство всегда больше анатомического и включает в себя последнее. Естественно, функциональное мертвое пространство возрастает с увеличением неравномерности распределения между вентиляцией альвеол и перфузией их кровью. В сущности, плохо вентилируемые участки легких или имеющие сниженный ка-

24

Диффузионная способность легких определяется количеством газа, проходящего через альвеолярно-капиллярную мембрану в 1 мин. при разнице парциального давления газа между альвеолярным воздухом и легочной капиллярной кровью в 1 мм рт. ст. Экспериментально показано, что на каждые 100 мл прироста потребления кислорода диффузионная способность возрастает на 1,5 мл/мин. (мм рт. ст.). Наряду с такими сообщениями приводятся данные, указывающие на выравнивание диффузной способности при более высоких значениях потребления кислорода. Иными словами, утверждается, что диффузионная способность легких при определенном уровне нагрузки достигает максимальных величин, характерных для каждого индивидуума.

Теория диффузии газов весьма сложна. Уже само понятие о максимальной диффузионной способности не исключает возможности возникновения диффузионной недостаточности у здорового человека при максимальных для данного индивидуума физических нагрузках. К сожалению, в отечественной литературе по физиологии мышечной деятельности нет ни одного экспериментального сообщения, в котором в какой-либо степени затрагивался бы рассматриваемый вопрос. Считается (на основании теоретических расчетов), что диффузионные способности легких столь велики, что в нормальных условиях могут с излишком обеспечить кислородом мышечную работу любой интенсивности.

Действительно, у хорошо тренированных лиц диффузионная способность легких при работе возрастает до 70–80 мл/мин. (мм рт. ст.) но, достигнув определенного уровня, не увеличивается далее, несмотря на дальнейшее возрастание мощности работы. Следовательно, максимальная диффузионная способность определяет тот предел транспортной системы кислорода, превышение которого должно проявится в виде снижения насыщения крови кислородом. Этот предел для здорового человека достаточно высок и допускает выполнение нагрузок большой мощности.

Транспорт дыхательных газов и кислотно–щелочное состояние

Для оценки функции дыхания, легочного кровообращения и расчета некоторых интегральных показателей решающее значение имеют сведения о газовом составе артериальной и смешанной венозной крови. К числу важнейших констант, характеризующих газотранспортную систему крови, относятся насыщение гемоглобина кислородом, содержание и парциальное давление кислорода и углекислого газа, рН крови.

Транспорт кислорода. Плазма крови может транспортировать ничтожное количество кислорода в растворенном виде – 0,3 мл в 100 мл крови при нормальном барометрическом давлении, что составляет 3–4 % от общего количества потребляемого кислорода. Даже дыхание чистым кислородом не в состоянии обеспечить жизнедеятельность организма за счет физически растворенного кислорода.

25

Основное количество кислорода доставляется тканям в виде молекулярной связи с гемоглобином. Установлено, что каждые 100 мл могут потенциально перенести 20,8 мл кислорода при средней концентрации гемоглобина 150 г/л. Такова кислородная емкость гемоглобина при его насыщении. Эта величина практически равнозначна кислородной емкости крови, поскольку количество физически растворенного кислорода в плазме столь мало, что им можно пренебречь. По данным Л. М. Георгиевского (артериальная кровь здоровых людей содержит 206–148 мл кислорода в одном литре крови (в среднем около 190 мл/л), а степень насыщения гемоглобина колеблется от 98 до 89 мм рт. ст. (в среднем 95,5 % ПВО) при парциальном давлении кислорода в плазме 100–80 мм рт. ст.

В условиях покоя напряжение кислорода в артериальной крови лишь на 5–10 мл рт. ст. ниже, чем в альвеолярном воздухе. С повышением мощности работы альвеолярно-артериальная разность увеличивается и при очень тяжелой работе достигает 2–30 мм рт. ст. (см. табл. 3).

Поскольку неравномерность вентиляционно-перфузионных отношений при мышечной работе снижается, а напряжение кислорода в артериальной крови остается приблизительно неизменным, то увеличение альве- олярно-артериального градиента по кислороду в этих случаях справедливо приписывают рабочей гипервентиляции, приводящей к повышению парциального давления в альвеолярном воздухе.

Таблица 3

Газовый состав в артериальной крови и альвеолярно-артериальная разность у мужчин в покое и при работе разной интенсивности