4.3. Сердечно-сосудистая и дыхательная системы

Одной из основных функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем является транс­ порт кислорода из атмосферы в легкие, из легких в кровь, из крови в мышцы и углекислого газа из мышц в кровь, из крови в легкие, из легких в атмосферу.

Аппарат внешнего дыхания атлетов по своим функциональным возможностям несколько уступает показателям спортсменов, тренирующихся на выносливость, так как при поднятии тяжестей нет необходимости поддерживать высокий уровень потребления кислорода в течение длительного времени.

Кислородный запрос при упражнениях со штангой составляет всего 1,6 -4,2 л и зависит от веса атлета и вида движения. Поэтому минутный объем дыхания (МОД) увеличивается незначительно - до 20 -30 л. Причем увеличение легочной вентиляции наступает лишь после окончания работы, тогда как подъем снаряда обычно сопровождается задержкой дыхания. При этом глубина вдоха, при которой происходят задержка дыхания и натуживание, состав­ ляет от 25 до 55% жизненной емкости легких (Ж Е/1) (в среднем 1500-2300 мл). Для каждого атлета характерен свой, постоянный объем вдоха, который является для него, по-видимому, оптимальным. Во время фиксаций штанги на груди (например, при толчке) задержка дыхания прерывается одним полным дыхательным циклом (выдох-вдох), после чего следуют повторная задержка дыхания и подъем снаряда от груди. Объем выдоха равен в среднем 2016 мл, вдоха - 1404 мл, при средней продолжительности дыхательного цикла 2,6 сек. Легочная вентиляция в пересчете на одну минуту составляет в этом случае 39,5 л. При повторной задержке дыхания объем вдоха почти на 500 мл меньше, чем перед «стартом», что позволяет уменьшить отрица­ тельное влияние натуживания во время решающей фазы движения.

В результате задержки дыхания развивается та или иная степень гипоксемии*. При больших нагрузках насыщение крови кислородом падает с 96% до 72%. У мастеров высокой квалификации вследствие совершенствования механизмов адаптации выраженность

*Гипоксемия - понижение содержания кислорода в крови в результате нарушения кровообращения, повышенной потребности тканей в кислороде (чрезмерная мышечная нагрузка и др.), уменьшения газообмена в легких при их заболеваниях, уменьшения содержания гемоглобина в крови (например, при анемиях), умень­ шения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе (высотная болезнь) и др.

151

Пауэрлифтинг. От новичка до мастера

сдвигов значительно меньше. Наряду с гипоксемией во время задержки дыхания развива­ ется и гиперкапния*, которая в результате последующей гипервентиляции быстро сменяется понижением концентрации С02 в крови.

При подъеме снаряда предельного для данного спортсмена веса нарушения газооб­ мена в сочетании с изменениями гемодинамики могут быть причиной кратковременной потери сознания. Во время натуживания вследствие снижения сердечного выброса количе­ ство крови, притекающее к головному мозгу, уменьшается и развивается гипоксия нервных клеток, которая и является непосредственной причиной возникновения обморока.

Дополнительным фактором, усугубляющим нарушения мозгового кровотока, является принудительная гипервентиляция легких, которую спортсмены обычно выполняют перед подъемом снаряда. Произвольное усиление дыхания увеличивает гипокапнию и спазм сосудов мозга, что еще больше снижает кровоток.

Задержка дыхания и натуживание являются физиологически оправданными, так как сила мышц находится в прямой зависимости от фазы дыхания. Если вес штанги, поднима­ емой на вдохе, принять за юо%, то при подъеме снаряда на выдохе он увеличивается до 117%, а при задержке дыхания достигает 135%. Помимо нервно-рефлекторных влияний, задержка дыхания оказывает непосредственное воздействие на структуру двигательного акта, так как при натуживании создается жесткая фиксация грудной клетки мощным мышечным корсетом, что создает лучшие условия для опорной функции двигательного аппарата. Задержка дыхания также нужна для создания внутригрудного давления и уменьшения нагрузки на межпоз­ вонковые диски. Необходимо учитывать также, что у квалифицированных атлеток вредные последствия натуживания выражены в меньшей степени, чем у начинающих спортсменок. Все это позволяет считать отмеченные особенности регуляции функций как весьма важные и специфичные механизмы адаптации дыхания тяжелоатлетов.

Существенным в изменении дыхательного процесса при поднимании тяжестей является то, что с увеличением поднимаемого веса увеличивается кислородный долг, он отражается на легочной вентиляции, которая после поднимания предельного веса у штангистов различных весовых категорий восстанавливается в течение 10 -20 минут.

В ходе выполнения физических упражнений продукты метаболизма (лактат и ионы водорода) проникают из мышц в кровь. Ионы водорода взаимодействуют с буферными систе­ мами крови, что ведет к образованию дополнительного количества С0 2. Лактат проникает в кровь и становится субстратом окисления прежде всего в сердце и диафрагме.

Сердечно-сосудистая система первой отзывается на воздействие физических и психо­ эмоциональных нагрузок. Феноменологическая картина изменений функционального состо­ яния сердца при адаптации к физической нагрузке достаточно демонстративна: даже незна­ чительные мышечные усилия вызывают увеличение частоты сердечных сокращений (ЧСС) и объема циркулирующей крови. Мышечная работа требует повышенного притока кисло­ рода и субстратов к мышцам. Это обеспечивается увеличенным объемом кровотока через работающие мышцы. Поэтому увеличение минутного объема кровотока при работе - один из наиболее надежных механизмов адаптации к физическим нагрузкам. Но реализуется он по-разному: или за счет увеличения ЧСС, или за счет ЧСС и ударного объема крови.

В нетренированном сердце взрослого человека резервы повышения ударного объема

♦Гиперкапния - повышенное парциальное давление (и содержание) углекислого газа в артериальной крови (и в организме). Встречается при недостаточности внешнего дыхания, асфиксии, избытке СОг в окружающей среде [178].

1 52

Физиологическая характеристика силовых видов спорта

крови исчерпываются уже при ЧСС, равной 120-130 уд/мин. Дальнейший рост минутного объема происходит только за счет ЧСС. По мере роста тренированности расширяется диапазон ЧСС, в пределах которого ударный объем крови продолжает увеличиваться. У высокотрениро­ ванных спортсменов он продолжает нарастать и при ЧСС, равной 150-160 уд/мин.

Поднятие тяжестей вызывает определенные изменения сердечно-сосудистой системы, которые в значительной мере связаны с задержкой дыхания и натуживанием. При натужи-вании резкое повышение внутригрудного давления (до 200 мм рт. ст.) и сдавление полых вен и легочной артерии приводят к скоплению крови в венозной системе, падению легоч­ ного кровотока и ударного объема сердца. Исследования показали, что во время подъема штанги размеры сердца не только не увеличиваются, но и уменьшаются почти на 50% вслед­ ствие ограничения венозного притока и изгнания остаточной крови из его полостей. Гипер­ трофия миокарда развивается в результате переполнения кровью вначале правого, а затем

• левого желудочков, которое наступает после окончания упражнения. Последнее наиболее полно соответствует современным представлениям о механизмах адаптации кровообра­ щения к физическим нагрузкам.

• самой сердечной мышце адаптивные изменения к физическим нагрузкам проявля­

ются в мобилизации энергетических ресурсов, обеспечивающих насосную функцию сердца. Энергетический потенциал кардиомиоцитов определяет содержание в сердечной мышце АТФ и КрФ. Первичными субстратами окисления в миокарде служат глюкоза, жирные кислоты

• в меньшей степени - аминокислоты. Переводу энергии АТФ в сократительный акт способ­ ствуют гормоны надпочечников - адреналин и норадреналин, секреция которых при физиче­ ской нагрузке увеличивается.

При напряженной мышечной работе сердечная мышца утилизирует также продукты анаэробного обмена (пируват, лактат). В этом случае сердце выполняет роль буфера наряду с системами крови, нейтрализующими избыток кислых продуктов, накапливающихся при анаэробных обменных процессах.

Сердце потребляет самое большое количество кислорода (на единицу массы). В условиях физиологического покоя потребление кислорода сердцем массой 300 г составляет 30 мл за 1 мин, что составляет ю % от его общего потребления. Из каждого литра притекающей артериальной крови в сердце остается до 150 мл кислорода, тогда как в скелетных мышцах не более 90 мл/л.

Фазовый анализ сердечной деятельности атлетов не выявил характерного для предста­ вителей циклических видов спорта синдрома гиподинамии миокарда, отражающего экономи­ зацию его работы. Это объясняется тем обстоятельством, что типичные изменения структуры сердечного цикла развиваются лишь при значительном увеличении размеров самого сердца.

Электрокардиограмма занимающихся силовыми видами спорта в состоянии покоя не отличается от показателей у лиц, не занимающихся спортом. При подъеме штанги законо­ мерным является умеренное снижение интервала S - Т, что отражает особенности метаболизма сердечной мышцы, связанные с задержкой дыхания и натуживанием. При подъеме предель­ ного для данного атлета веса сегмент S - Т смещается ниже изолиний, а зубец Т становится электроотрицательным вследствие кратковременной ишемии миокарда на почве нарушения коронарного кровотока. Эти изменения обычно быстро ликвидируются после окончания упраж­ нения. Устойчивые сдвиги конечной части желудочкового комплекса ЭКГ наблюдались лишь у 15 из 300 обследованных. Указанные изменения могут быть либо результатом перенапря­ жения миокарда вследствие перетренировки, либо следствием сердечной патологии. Степень изменений артериального кровяного давления при поднимании тяжестей обусловливается теми же факторами, что и изменения пульса, то есть величиной и длительностью нагрузки.

15 3

Пауэрлифтинг. От новичка до мастера

Исследования частоты пульса при поднимании тяжестей показали, что наиболее частый пульс наблюдается при выполнении рывка, наименьший - жима. Частота пульса после повторных подъемов штанги в известной мере зависит от длительности перерывов между подъемами штанги. При этом отмечается обратно пропорциональная зависимость между длительностью перерывов и частотой пульса: чем больше длительность перерывов между подъемами штанги, тем реже пульс.

Непосредственно перед тренировкой наблюдается условно-рефлекторное учащение пульса на 20-40% по сравнению с уровнем покоя, что является реакцией адаптации организма на обстановку тренировочного зала и к предстоящей работе. Такой же эффект проявляется, когда спортсмены просто представляют процесс подъема штанги. Причем чем выше уровень мастерства, тем более заметны эти изменения. Подобная реакция выводит организм на новый функциональный уровень, характерный для данного вида деятельности, проявляющийся, в частности, в изменениях деятельности сердечно-сосудистой системы. После разминки частота пульса достигает 120-130 ударов в минуту. Во время подъема штанги весом 70 -90% от максимального ЧСС составляет около 130 -170 ударов в минуту. Однако максимальной величины этот показатель достигает лишь через 5 -10 секунд после окончания упражнения. Последнее является проявлением феномена /1индгарда, который в данном случае объясняется кратков­ ременностью работы, предельными мышечными напряжениями и необходимостью фиксаций снаряда в течение нескольких секунд.

В увеличении частоты сердечных сокращений А. Н. Воробьев указывает на ведущую роль рефлекторной стимуляции кровообращения импульсами с устьев полых вен при «растя­ жении» их кровью после натуживания [37].

Во время соревнований ЧСС может увеличиваться до 228 ударов в минуту, что объяс­ няется влиянием предельных нагрузок, высоким эмоциональным напряжением и избыточной секрецией гормонов надпочечников по механизму условного рефлекса.

Минутный объем крови (МОК) у атлетов в состоянии покоя не отличается от средних величин и составляет около 6,5 л. Во время подъема штанги у квалифицированных мастеров он увеличивается вдвое, достигая 13 л. Сердечный выброс возрастает в основном за счет увели­ чения частоты сердечных сокращений, так как систолический объем крови почти не изменя­ ется. Увеличение ударного объема с 8о до 126 мл происходит лишь спустя 20 -30 сек., когда МОК увеличивается втрое (до 20 л) по сравнению с уровнем покоя и на 70% по отношению к его рабочей величине. Это явление оценивается как «кардиальный вариант феномена /1индгарда», что объясняется местными механизмами регуляции сердечной деятельности (закон Старлинга). Характерно, что при подъеме штанги лицами, не занимающимися спортом, МОК увеличивается всего на 12%, а систолический объем крови даже понижается почти на 50% по сравнению с исходной величиной.

Увеличение минутного объема крови при физических нагрузках умеренной мощности во всех возрастах происходит за счет увеличения ударного объема. При предельных нагрузках, требующих большой мобилизации сердечно-сосудистой системы для обеспечения отдельных органов и тканей кислородом, минутный объем сердца возрастает как за счет повышения ударного объема, так и за счет учащения сердцебиений. Чем меньше возраст, тем быстрее во время работы малая величина систолического объема у детей компенсируется большой частотой пульса, обусловливающей большой необходимый минутный объем [46]. После окончания упражнения происходит перераспределение циркулирующей крови: в нагру­ женных конечностях объемная скорость кровотока увеличивается более чем в три раза, а в ненагруженных - снижается вдвое. Так, после жима лежа величина кровотока в предплечье

154

Физиологическая характеристика силовых видов спорта

по сравнению с уровнем покоя возрастает на 350%, тогда как в голени понижается на 30 -55% от исходной величины. Такое послерабочее усиление кровотока в работающих мышцах имеет решающее значение для восстановления работоспособности.

Во время тренировочного занятия гемодинамика характеризуется большими перепа­ дами артериального давления в короткие отрезки времени, что связано с натуживанием, затрудняющим работу сердца. Во время подъема штанги вследствие нарушения притока крови к сердцу и снижения сердечного выброса резко падает систолическое и повышается диастолическое артериальное давление. Сразу же после окончания упражнения в результате массивного кровенаполнения желудочков максимальное давление возрастает до 180 мм,

• минимальное падает, иногда до нуля.