ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФУЗНОЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕГКИХ
Для оценки второго этапа функции внешнего дыхания - газо-" обмена между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров - важно определить количество поглощенного кислорода и выделенной углекислоты.
Как уже было сказано, здоровые люди из каждого литра провентилированного воздуха поглощают примерно 40 мл кислорода (коэффициент использования кислорода).
В атмосферном воздухе содержится 20,93% кислорода и 0,02-0,03% углекислого газа.
Функция внешнего дыхания изучается с помощью аппаратов закрытого и открытого типов.
Аппараты закрытого типа - спирографы. Испытуемый вдыхает воздух из аппарата и выдыхает его туда же, т. е. дыхательные пути и аппарат составляет замкнутую систему. На движущейся бумажной ленте регистрируется кривая записи дыхания - спирограмма. По ней определяют ЧД, МВЛ, МОД, ЖЕЛ, ФЖЕЛ и др.
Открытый способ исследования: испытуемый вдыхает атмосферный воздух и выдыхает его в мешок Дугласа или газовый счетчик, определяющий объем выдыхаемого воздуха. Анализ пробы выдыхаемого воздуха в газоанализаторе (аппарат Холдена) позволяет определить процент поглощения кислорода и выделения углекислого газа.
Используя специальные таблицы, рассчитывают утилизацию кислорода в легких, выделение углекислого газа, дыхательный коэффициент, основной обмен.
Транспортировка газов кровью. Величина рН. Вентиляция легких тесно связана с образованием углекислого газа в организме. В условиях интенсивной нагрузки ее рост вызывается анаэробиозом работающих мышц и усиленным раздражением дыхательного центра.
Диффузную способность легких характеризует так называемая диффузная емкость, т. е. количество газов, диффундирующих между альвеолами и легочными капиллярами, которое выражается в миллилитрах (мл) в единицу времени на каждую единицу разности парциального давления (мм рт. ст.). В состоянии покоя диффузная емкость по кислороду колеблется в пределах 20-30 мл/мин/мм рт. ст. При физической нагрузке емкость возрастает пропорционально потреблению кислорода. У хорошо тренированных спортсменов с аэробной мощностью в 5 л/мин диффузная емкость легких по кислороду достигает 75 мл/мин/мм рт. ст.
Транспортировка кислорода зависит от диффузии этого газа из капиллярной крови в митохондрии клеток ткани (мышц). Скорость тканевой диффузии определяется парциальным давлением кислорода в капиллярной крови и расстоянием между капиллярами (их плотностью).
Скорость перемещения кислорода увеличивается за счет интенсификации кровотока - «резерв кровотока». Содержание кислорода в крови может быть несколько увеличено гипервентиляцией, т. е. вдыханием кислорода или гипербарических смесей - «дыхательный резерв».
В условиях физической нагрузки в результате понижения рН и увеличения температуры крови кривая диссоциации оксигемогло-бина смещается вправо. Таким образом, сохраняется адекватный градиент кислорода и увеличивается десатурация оксигемоглоби-на при данном парциальном давлении кислорода (МИсЬеП ег а1., 1958).
Одновременно в первые 10-15 мин нагрузки субмаксимальной мощности происходят некоторая гемоконцентрация и повышение содержания НЬ. Это обусловлено выходом определенного количества плазмы из сосудистого русла, вызванным увеличением артериального и осмотического давления в мышечной ткани (повышением концентрации метаболитов), а также увеличением площади капиллярной поверхности (открытие дополнительных капилляров).
При тяжелой физической работе рН артериальной крови снижается в связи с выделением молочной кислоты в процессе анаэробного гликолиза. Снижение рН артериальной крови усиливает вентиляцию легких.
При максимальной велоэргометрической нагрузке в венозной крови, оттекающей от работающих мышц, обнаруживаются резкие сдвиги: рН - 6,99; парциальное давление углекислого газа -78 мм рт. ст.; парциальное давление кислорода - 10 мм рт. ст. (XV. НаНтапп, 1972).
Потребление кислорода и кислородный долг. В состоянии покоя средний расход энергии человека составляет примерно 1,25 ккал/мин, т. е. 250 мл кислорода в минуту. Эта величина варьирует в зависимости от размеров тела обследуемого, его пола и условий окружающей среды. При физической нагрузке расход энергии может увеличиваться в 15-20 раз.
При спокойном дыхании взрослые молодые люди затрачивают около 20% общего расхода энергии. Для перемещения воздуха в легкие и из них требуется меньше 5% общего потребления кислорода (Р.В. 51игк1е, 1981). Работа дыхательной мускулатуры и затраты энергии на дыхание с увеличением вентиляции легких растут в большей степени, чем минутный объем дыхания.
Известно, что работа дыхательных мышц идет на преодоление* сопротивления воздушному потоку в дыхательных путях и эластического сопротивления легочной ткани и грудной клетки. Наблюдения показывают, что эластичность меняется также в связи с кровенаполнением легких, тренировка увеличивает число капилляров в легких, не отражаясь заметно на альвеолярной ткани (Л. Мта-гоу]'есЬ, 1965).
При физических нагрузках вентиляция легких, вентиляционный эквивалент, ЧСС, кислородный пульс, артериальное давление и другие параметры изменяются в прямой зависимости от интенсивности нагрузки или степени ее прироста, возраста спортсмена, его пола и тренированности.
При больших физических нагрузках выполнять работу за счет только аэробных механизмов энергопродукции способны люди с очень хорошим функциональным состоянием.
После завершения нагрузки потребление кислорода постепенно снижается и возвращается к исходному уровню. Количество кислорода, которое в восстановительном периоде потребляется сверх уровня основного обмена, называется кислородным долгом. Кислородный долг погашается четырьмя путями:
1) аэробное устранение анаэробного метаболизма («истинный кислородный долг»);
2) увеличенное потребление кислорода мышцей сердца и дыхательной мускулатурой (до восстановления исходной частоты пульса и дыхания);
3) увеличенное потребление кислорода тканями в зависимости от временного повышения температуры и содержания в них кате-холаминов;
4) пополнение кислородом миоглобина.
Размер кислородного долга по окончании работы зависит от величины усилия и тренированности обследуемого. При максимальной нагрузке длительностью 1-2 мин у нетренированного человека может образоваться кислородный долг в 3-5 л, у спортсмена высокой квалификации - 15 л и более. Максимум кислородного долга является мерой так называемой анаэробной мощности. Кислородный долг характеризует общую емкость анаэробных процессов, т. е. суммарное количество работы, совершаемое при максимальном усилии.
Доля анаэробной энергопродукции отражается в концентрации молочной кислоты в крови. Молочная кислота образуется непосредственно в мышцах во время нагрузки, однако необходимо некоторое время, пока она диффундирует в кровь. Поэтому наибольшая концентрация молочной кислоты в крови обычно наблюдается на 3-9-й минуте восстановительного периода. Наличие молочной кислоты снижает рН крови. После выполнения тяжелых нагрузок наблюдаются снижение рН до 7,0.
У людей 20-40 лет со средней физической подготовленностью она колеблется в пределах от 11 до 14 ммоль/ л. У детей и пожилых людей она обычно ниже. В результате тренировок концентрация молочной кислоты при стандартной (одинаковой) нагрузке повышается меньше. Однако у высокотренированных спортсменов после максимальной (особенно соревновательной) физической нагрузки молочная кислота иногда превышает 20 ммоль/л. В состоянии мышечного покоя концентрация молочной кислоты в артериальной крови колеблется в пределах 0,33-1,1 ммоль/л. У спортсменов в связи с адаптацией кардиореспираторной системы к физическим нагрузкам дефицит кислорода в начале работы меньше.
Порог анаэробного обмена (ПАНО). Для аэробного окисления субстрата до воды и углекислого газа при физической нагрузке необходимы следующие условия: 1) достаточная плотность митохондрий в мышечных волокнах сократительных единиц, которая позволяет удовлетворять требованиям ресинтеза АТФ аэробным путем; 2) промежуточные продукты обмена и ферменты, не лимитирующие скорость метаболических реакций в цикле Кребса при данной нагрузке; 3) достаточная доставка кислорода к цели транс-
15—247
портом электронов в митохондриях (К. Шаззегтап, В. ШЫрр, 1975).
Если аэробная деструкция субстрата лимитируется одним или несколькими из этих факторов, начинается анаэробный метаболизм, который поддерживает необходимую скорость продукции АТФ. Момент включения механизмов анаэробной энергопродукции при мышечной нагрузке зависит от разных обстоятельств, среди которых главное место занимает физическая подготовленность (тренированность) индивидуума. Так, мощность нагрузки при работе с возрастающей интенсивностью, когда анаэробные процессы начинают улавливаться лабораторными методами, обозначается как порог анаэробного обмена (ПАНО). Она выражается в единицах мощности работы (Вт) или в процентах потребления кислорода от максимума аэробной мощности.
Квалифицированные спортсмены могут выполнять нагрузки выше ПАНО (аэробный порог) без существенного дальнейшего прироста молочной кислоты.
ПАНО (анаэробный порог) обозначается как начало заметного отклонения концентрации молочной кислоты, показателей внешнего дыхания, кислотноосновного состояния (ЧСС) крови, свидетельствующих о коренной перестройке регуляторных функций.»и энергообеспечения мышечной деятельности.
Исследования изменений биохимических и газометрических показателей у спортсменов во время ступенеобразно повышающейся нагрузки (Р\УС170, тредбан и др.) выделяют три фазы (табл. 16.1).
В таблице показаны трехфазный характер изменений концент-эации молочной кислоты, доминирующие источники энергии и рек-)утированные мышечные волокна в каждой фазе аэробно-анаэробного перехода.
В первой фазе по мере возрастания нагрузки увеличивается утилизация кислорода в работающих мышцах. При интенсивной нагрузке концентрация молочной кислоты начинает незначительно увеличиваться, поэтому первую фазу можно обозначить как аэробную.
Во второй фазе при повышении нагрузки до 40-65% от МПК и ЧСС до 150-170 уд/мин потребление кислорода иЧСС продолжают линейно расти, увеличивается вентиляция легких. Эту фазу можно обозначить как период изокапнического буферирования с достаточно эффективной респираторной конденсацией.
В третьей фазе, при дальнейшем возрастании мощности нагрузки (65-85% от МПК), начинается усиленное выделение молочной кислоты, концентрация ее в среднем превышает 4 ммоль/л, что приводит к заметному снижению рН крови и концентрации гидро-генкарбонатных ионов.
Значение границ аэробно-анаэробного перехода зависит от специализации (вида спорта) и тренированности спортсмена.
Исследования показывают, что у нетренированных людей порог аэробного обмена находится на уровне 40-45%, у тренированных -55-60%, у спортсменов экстракласса, тренирующихся в циклических видах спорта (марафонский бег, лыжные гонки и др.), - около 70% от максимума потребления кислорода (С.С. ШПИатз е! а1., 1967). Практически это означает, что спортсмен, имеющий более высокий ПАН02, может поддерживать на дистанции более высокий темп без значительного накопления в организме продуктов анаэробного обмена (молочная кислота и другие метаболиты).
Максимальное потребление кислорода (МПК) и уровень ПАНО зависят от режима тренировок. Эти два параметра могут изменяться независимо друг от друга и обнаруживают большую индивидуальную вариабельность!
В табл. 16.2 подведены средние значения параметров ПАНО) и ПАН02 у нетренированных людей и спортсменов.
Возможность поддержания дистанционной скорости (например, бегуном-стайером, лыжником-гонщиком и др.), в конечном счете определяющей спортивный результат, зависит не столько от аэробной мощности, сколько от степени изменения кислотно-основного состояния (КОС) в организме спортсмена (табл. 16.3).
Показатели КОС у бегунов-стайеров в состоянии покоя и во время бега на тредмилле, рН крови находятся в тесной связи с биохимическими процессами. Параметры КОС можно рассматривать
как показатели функционального состояния кардиореспираторной системы, возможностей организма спортсмена к адаптации при физических нагрузках.
Сдвиги показателей гомеостаза зависят от типа энергообеспечения работы. Наиболее значительными они бывают при анаэробных реакциях.
Определение удельного веса аэробных и анаэробных процессов в энергетическом обмене имеет большое значение для управления тренировочным процессом.
Дата добавления: 2015-05-16; просмотров: 1873;