Анализ крови при мышечной работе

Вопрос 82. Изменение состава крови при мышечной работе.

Кровь, лимфа, тканевая и цереброспинальная жидкости образуют внутреннюю среду организма.

Кровь-это непрозрачная, красная жидкость, состоящая из двух частей: бледно-жёлтой плазмы и форменных элементов-эритроцитов (красных кровяных телец, придающих цвет крови), лейкоцитов (белых кровяных телец) и тромбоцитов (кровяных пластинок). На долю крови у взрослого человека приходится 6-8 % массы тела, что соответствует приблизительно 5-6л. У детей и спортсменов объем крови в 1,5-2 раза больше. У новорождённых она составляет 15% массы тела, у детей 1-го года жизни-11%.

У взрослого человека форменные элементы крови составляют около 40-45%, а плазма-55-60%. Это соотношение получила название гематокритного числа.

К физико-химическими свойствами крови относится : цвет крови, вязкость крови, осмотическое и онкотическое давление крови, кислотно-основное состояние крови.

Физические и психические напряжения организма приводят к существенным изменениям состава крови и некоторых её функциональных свойств. Все эти изменения носят адаптивный характер, однако в случаях перенапряжения они могут отражать патологические процессы, являющиеся следствием срыва адаптации.

Изменения состава лейкоцитов на физическую нагрузку зависит от её интенсивности (мощности) и продолжительности. В целом в процессе физической нагрузки происходит увеличение числа лейкоцитов в крови, однако степень зрелости клеток и преобладание их разновидностей при этом зависят от параметров нагрузки и возраста. Чем больше выполняется нагрузка, тем сильнее выражен лейкоцитоз (увеличение количества лейкоцитов в крови выше нормы). Нормализация состава крови наблюдается только через сутки после напряжённой и длительной мышечной работы (бег на длинные дистанцию). Одновременно активируются процессы разрушения лейкоцитов, которые остаются повышенными в течение 3ч после нагрузки.

После нагрузки количество эритроцитов в крови всегда изменяется, но характер этих изменений опять же зависит от интенсивности и продолжительности нагрузки. Если нагрузка кратковременная –отмечается небольшое увеличение (8-10%) числа эритроцитов, которые в этом случае выходят из депо (селезёнки). Если нагрузка длительная и напряжённая— число эритроцитов может снизится, т.е. часть эритроцитов подвергается разрушению, причём после прекращения нагрузки этот процесс продолжается. Одновременно активируются процессы образования эритроцитов в костном мозге, и в крови появляется большое количество молодых форм. Таким образом, после значительной физической нагрузки кровь как бы обновляется. Кратковременная нагрузка такого эффекта не даёт. У детей эти изменения в крови выражены намного более отчётливо, чем у взрослых.

Мышечная работа вызывает чётко выраженный тромбоцитоз, который в этом случае называется миогенным. Эта реакция организма протекает в две фазы: сначала увеличивается число тромбоцитов в крови, затем изменяется из состав. У взрослых обычно мышечная нагрузка не приводит к проявлению второй фазы, тогда как организм детей и подростков реагирует на нагрузку более бурно и миогенный тромбоцитоз быстро проходит первую, а затем и вторую фазу. Это обусловливает существенное увеличение скорости свёртывания крови. Адаптивный смысл такой реакции вполне очевиден: организм как бы подготавливает себя к возможному повреждению покровных тканей и сосудов в процессе напряжённой мышечной деятельности, заранее активируя разнообразные системы защиты.

Вопрос 83. Кровь, как периферический орган иммунной системы.

Иммунная система объединяет органы, обеспечивающие защиту организма от чужеродных клеток (микроорганизмов, бактерий, вирусов) или веществ, поступающих извне либо образующихся в организме. Эта система обеспечивает поддержание целостности и постоянства внутренней среды организма в течение все жизни индивидуума, создаёт иммунитет— способность организма защищаться от генетически чужеродных тел и веществ.

В организме выделяют специфическую и неспецифическую иммунные системы, различающиеся своими возможностями и механизмом действия.

Наиболее мощной и эффективной является специфическая иммунная система. Если в организм проникает чужеродная клетка или молекула(антиген), то клетки, относящиеся к специфической иммунной системе, начинают вырабатывать специальные вещества (антитела), которые соединяются с антигенами, образуя иммунный комплекс, и нейтрализуют их вредное влияние на организм. Особенностью этой иммунной системы является то, что она не единая для всех видов возбудителей болезней, а для каждого своя (специфическая), и для её возникновения необходимо первоначальное взаимодействие организма с чужеродным фактором. Таким образом, формирование специфического иммунитета представляет собой приобретённый иммунитет. Приобрести иммунитет человек может в двух случаях: естественным путём, столкнувшись с новым для него возбудителем болезни и переболев ею, а также искусственным путём— в результате прививки. Поэтому специфический (приобретённый) иммунитет подразделяется на естественный и искусственный.

Неспецифический иммунитет, создаётся фагоцитирующими клетками крови и тканей.

Обе иммунные системы реализуются в двух формах: гуморальной и клеточной.

. Органы иммунной системы подразделяются на центральные (красный костный мозг, тимус(вилочковая железа) и периферические (лимфатические узлы, селезёнка, кровь).

Кровь является периферическим органом иммунной защиты.

Кровь —это непрозрачная, красная жидкость, состоящая из двух частей: бледно-жёлтой плазмы и форменных элементов-эритроцитов (красных кровяных телец, придающих цвет крови), лейкоцитов (белых кровяных телец) и тромбоцитов (кровяных пластинок). У взрослого человека форменные элементы крови составляют около 40-45%, а плазма-55-60%. Это соотношение получила название гематокритного числа.

Физиологические функции крови:

1)транспортная— заключается в переносе с кровью различных веществ (кислорода, углекислого газа, питательных веществ, гормонов, медиаторов, ферментов и др.) и тепла в пределах организма(сердечно-сосудистой системы). Транспортная функция осуществляется как плазмой, так и форменными элементами(Лейкоциты, тромбоциты, эритроциты могут переносит все вещества входящие в состав крови. Многие из них переносятся в неизменном виде, другие вступают в нестойкие соединения с различными белками).

Разновидностями транспортной функции являются:

-дыхательная функция заключается в том, что гемоглобин эритроцитов переносит кислород от лёгких к тканям организма, а углекислый газ- от тканей к лёгким).

—питательная функция(трофическая) (перенос с кровью питательных веществ от органов, где они всасываются или депонируются, к месту их потребления).

—выделительная функция(экскреторная) (транспорт конечных продуктов обмена веществ (мочевины, мочевой кислоты и др.), избытка воды, органических и минеральных веществ к органам их выделения(почки, потовые железы, лёгкие, кишечник).

2)терморегуляторная функция— благодаря своей высокой теплоёмкости кровь обеспечивает перераспределение тепла в организме (с кровью переносится около 70%тепла);

3)защитные функции чрезвычайно многообразны. С наличием в крови лейкоцитов связана специфическая(клеточный и гуморальный иммунитет) и неспецифическая(главным образом фагоцитоз)защита организма против чужеродных веществ, микроорганизмов, дефектных клеток собственного организма. Ещё одним проявлением защитной функции крови является её участие в поддержании своего жидкого агрегатного состояния(текучести), а также остановке кровотечения при повреждении стенок сосудов (свёртываемость крови).

4)регуляторная функция (гуморальная)- доставка гормонов, пептидов, ионов и других физиологически активных веществ от места их синтеза к клеткам организма, что позволяет осуществлять регуляцию многих физиологических функций.

5)гомеостатическая функция —поддержание постоянства внутренней среды организма (кислотно-основного равновесия, водно-электролитного баланса и др.)

Плазма- жидкая часть крови, остающаяся после удаления из неё форменных элементов.

В состав плазмы крови входят вода (90-92%) и сухой остаток(8-10%). Сухой остаток состоит из органических и неорганических веществ.

К органическим веществам плазмы крови относят :

Белки плазмы: альбумины (больше всего), глобулины(а (альфа), в(вэтта) и v(гамма)-глобулины) и фибриноген и др.

Функции белков плазмы:

-белки обеспечивают онкотическое давление крови (альбумины), от которой в значительной степени зависит обмен воды и растворённых в ней веществ между кровью и тканевой жидкостью;

—регулируют рН крови благодаря наличию буферных свойств(буферная система гемоглобина (75%),которые нейтрализуют значительную часть поступающих в кровь кислот и щелочей, тем самым, препятствуя сдвигу активной реакции крови);

—влияют на вязкость крови и плазмы, что черезвычайно важно для поддержания нормального уровня кровяного давления, обеспечивают гуморальный иммунитет, ибо явл. антителами (иммуноглобулинами);

—принимают участие в свёртывании крови;

—способствуют сохранению жидкого состояния крови, так как входят в состав противосвёртывающих веществ, именуемых естественными антиагулянтами;

-служат переносчиками ряда гормонов, липидов, минеральных веществ и др.;

-обеспечиваютпроцессы репарации, роста и развития различных клеток организма.

2) небелковые азотосодержащие соединения (аминокислоты, полипептиды, мочевина, мочевая кислота, креатин, креатинин, аммиак). Общее

3) безазотистые органические вещества: глюкоза, нейтральные жиры, липиды, ферменты, расщепляющие гликоген, жиры и белки, проферменты и ферменты участвующие в процессах свёртывания крови.

Неорганические вещества плазмы крови составляют около 1% и представлены минеральными солями: катионами натрием, кальцием, калием, магнием; анионами хлором, гидрокарбонатами, фосфатами, сульфатами. Содержание катионов является более жёсткой константой, чем содержание анионов. Минеральные соли обусловливыют осмотическое давление крови, регулируют рН, участвуют в процессе свёртывания крови, влияют на её важнейшие функции.

Состав плазмы отличается лишь относительным постоянством и во многом зависит от приёма пищи, воды и солей. В то же время концентрация глюкозы, белков, всех катионов, хлора и гидрокарбонатов удерживается в плазме на довольно постоянном уровне и лишь на короткое время может выходить за пределы нормы. Значительное отклонение этих показателей от средних величин на длительное время приводит к тяжёлым последствиям для организма. Содержание же других составных элементов плазмы-фосфора, мочевины, мочевой кислоты, нейтрального жира может варьировать в довольно широких пределах, не вызывая расстройства функций организма.

Эритроциты- самые многочисленные, высокоспециализированные клетки крови, основная функция которых состоит в транспорте кислорода из легких в ткани и диоксида углерода из тканей в лёгкие.

Место образования эритроцитов в организме взрослого человека-красный костный мозг. В результате эритропоэза(процесса образования эритроцитов) из полипотентной стволовой гемопоэтической клетки через ряд промежуточных этапов образуются ретуколоциты, которые выходят в периферическую кровь и превращаются через 24-36ч в зрелые эритроциты. Срок жизни эритроцитов-3-4 месяца. Разрушениестарых эритроцитов происходит макрофагами селезёнки (90%), а отдельные из них гемолизируются внутри сосудов (10%). (Гемолизом— называют разрыв оболочки эритроцитов и выход гемоглобина в плазму. При этом плазма окрашивается в красный цвет и становится прозрачной -«лаковая кровь»).

Для нормально образования эритроцитов необходимо железо (12-15мг),если железа недостаточно то развивается железодефицитная анемия, а также витамин В12 и фолиевая кислота, микроэлементы(медь, никель, кобальт, селен).

У человека с массой тела 60кг общее число эритроцитов равняется 25 триллионам. У женщин эритроцитов меньше, чем у мужчин. В норме число эритроцитов подвержено незначительным колебаниям.

Увеличение количества эритроцитов в крови выше верхней границы нормы называется эритроцитозом.

Уменьшение количества эритроцитов в крови ниже нижней границы нормы называется эритропения.

Зрелые эритроциты человека не имеют ядра и цитоплазматических органелл. Поэтому они не способны к синтезу белков и липидов, аэробному окислительному фосфорилированию. Это резко уменьшает собственные потребности эритроцитов в кислороде(не более 2% всего транспортируемого клеткой газа), а образование АТФ происходит за счёт анаэробного окисления глюкозы.

Большинство эритроцитом (около 85% их называют нормацитами) имеют диаметр 7-8 мкм (микрон), а форму — в виде двояковогнутых гладких дисков. Такая форма увеличивает поверхность эритроцитов, обеспечивает транспорт большого количества различных веществ, позволяет эритроцитам закрепляться в фибриновой сети при образовании тромба, но самое главное обеспечивает прохождение эритроцитов через капилляры(эритроциты обладаю пластичностью-способностью к обратной деформации). Оставшиеся 15% эритроцитов бываю различной формы и размеров.

Основные функции эритроцитов обусловлены наличием в их составе особого белка-гемоглобина (98% массы белков цитоплазмы эритроцитов).

В каждых 100мл крови содержится около 12г гемоглобина . Гемоглобин состоит из белка глобина и четырёх молекул гемма. Молекула гемма, содержащая атом железа, обладает способностью присоединять или отдавать молекулу кислорода. При этом валентность железа, к которому присоединяется кислород, не меняется, т.е. железо остаётся двухвалентным. Каждая молекула гемоглобина способна тащить на себе 4 атома кислорода. Гемоглобин выполняет свои функции лишь при условии нахождения его в эритроцитах.

Лейкоциты или белые кровяные тельца, представляющие собой бесцветные клетки, содержащие ядро и протоплазму, размером от 8-20мкм(микрон).

В 1мл крови содержится в норме от 4 до 9миллионов лейкоцитов.

Увеличение количества лейкоцитов в крови выше нормы называется лейкоцитозом, а уменьшение — лейкопенией.

Лейкоцитозы бывают физиологические и патологические. Различают следующие виды физиологических лейкоцитозов:

— Пищевой. Возникает после приёма пищи. При пищевом лейкоцитозе большое количество лейкоцитов скапливается в подслизистой основе тонкой кишки. Здесь они осуществляют защитную функцию- препятствуют попаданию чужеродных агентов в кровь и лимфу.

—Миогенный. Наблюдается после выполнения тяжёлой мышечной работы. Огромное количество лейкоцитов при физической нагрузке скапливается в мышцах.

-Эмоциональный.

-При беременности. Большое количество лейкоцитов скапливается в подслизистой основе матки. Его физиологический смысл состоит не только в предупреждении попадания инфекции в организм роженицы, но и в стимуляции сократительной функции матки.

Лейкопении встречаются только при патологии (при поражении костного мозга).

По месту расположения лейкоциты можно разделить на три пула:

— клетки, находящиеся в органах кроветворения (здесь происходит их образование и созревание, а также имеется определённый резерв);

—в сосудистом русле (в крови и лимфе);

—в тканях (местах, в которых они выполняют свои функции).

В крови лейкоциты находятся в двух пулах:

— краевом(лейкоциты , прикреплённые к стенкам посткапилярных венул)

По строению лейкоциты делятся на две большие группы:

-зернистые, или гранулоциты;

-незернистые, или агранулоциты.

Зернистые лейкоциты отличаются от незернистых тем, что их протоплазма имеет включения в виде зёрен, которыеспособны окрашиваться различными красителями.

К гранулоцитам относятся нейтрофилы, эозинофилы и базофилы.

По степени зрелости гранулоцитыделятсяна:

— метамиелоциты (юные);

— палочкоядерные клетки (незрелые формы);

—сегментоядерные (зрелые).

Основную массу в циркулирующей крови составляют сегментоядерные нейтрофилы(их ещё называют микрофагами). Они образуются в красном костном мозге. В циркулирующей крови они живут от 8ч до 2 суток. Основная их функция— фагоцитоз, поглощение и переваривание инородных тел и микроорганизмов при помощи лизосомных ферментов(протеазы, пептидазы, оксидазы, дезоксирибонуклеазы). Нейтрофилы первыми приходят в очаг повреждения. Каждый нейтрофил может поглотить 20-30 микробов.

По нейтрофилам можно определить пол человека, так как у женского генотипа имеются круглые выросты- «барабанные палочки».

Эозинофилы также обладают способностью к фагоцитозу, но это не имеет серьёзного значения из-за их небольшого количества в крови. Основной функцией эозинофилов является обезвреживание и разрушение токсинов белкового происхождения, чужеродных белков, а также комплекса антиген-антитело. Эозинофилы осуществляют противоглистный иммунитет,оказывая на личинку цитотоксическое действие. Эозинофилы продуцируют фермент гистаминазу, который тормозит выделение гистамина базофилами и тучными клетками. Эозинофилы

Базофилы продуцируют и содержат биологически активные вещества: гепарин препятствует свёртыванию крови в очаге воспаления; гистамин расширяет капилляры, что способствует рассасыванию и заживлению. В базофилах содержатся так-

стогландины (производные арахидоновой кислоты).

К агранулоцитарным лейкоцитам относятся лимфоциты и моноциты.

Лимфоцитыне способны к фагоцитозу, выполняют специфическую защиту –иммунную защиту. Лимфоциты морфологически и функционально неоднородны.

Лимфоциты образуются в костном мозге, а дифференцировку проходят в тканях. Лимфоциты созревание которых происходит в вилочковой железе, называются Т-лимфоцитами (тимусзависимыми). Т-лимфоциты составляют 60-80% от всех лимфоцитов крови. Т-лимфоцитыобеспечивают клеточный иммунитет(реакции отторжения пересаженной ткани, уничтожение генетически переродившихся клеток собственного организма).

Различают несколько форм Т-лимфоцитов.

Т-киллеры(убийцы) осуществляют реакции клеточного иммунитета, лизируя чужеродные клетки, возбудителей инфекционных заболеваний, опухолевые клетки, клетки мутанты.

Т-хелперы (помощники), взаимодействуя с В-лимфоцитами, превращают их в плазматические клетки, т.е. помогают течению гуморального иммунитета.

Т-супрессоры(угнетатели) блокируют чрезмерные реакции В-лимфоцитов.

Т-клетки памяти хранят информацию о ранее действующих антителах (иммуноглобулинах).

В-лимфоциты (15-20%), созревание которых начинается в красном костном мозге и завершается в периферических лимфоидных органах (кишечнике, нёбных и глоточных миндалинах).

В-лимфоциты обеспечивают гуморальный иммунитет. Большинство В-лимфоцитов являются антителопродуцентами; участвуют в образовании комплекса антиген-анетитело(в ответ на действие антигенов превращаются в плазматические клетки, которые распознают и специфически связывают соответствующие антитела).

О-лимфоциты (нулевые) (около 10%), являющиеся предшественниками Т- и В-лимфоцитов.

Моноциты обладаю выраженной фагоцитарной функцией. Это самые крупные клетки периферической крови и их называют макрофагами. Моноциты способны фагоцитировать (пожирать)микробы в кислой среде, когда нейтрофилы не активны. Фагоцитируя микробы, погибшие лейкоциты, повреждённые клетки тканей, моноциты очищают место воспаления и подготавливают его для регенерации.

Моноциты принимают участие в формировании снецифического иммунного ответа организма. Они распознают антиген и переводят его в так называемую иммуногенную форму, образуя биологически активные соединения- монокины (играют существенную роль в противоинфекционном и противораковом иммунитете). Моноциты продуцируют

Соотношение всех видов лейкоцитов называют лейкоцитарной формулой. При ряде физиологических и патологических заболеваний нередко выявляется увеличение или уменьшение какого-либо вида лейкоцитов. В медицине анализ лейкоцитарной формулы имеет важное диагностическое значение.

Жизненный цикл разных видов лейкоцитов различен. Одни живут часы, дни, недели, другие на протяжении всей жизни человека.

Дата добавления: 2019-02-26 ; просмотров: 343 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

источник

Основные изменения в системе крови при мышечной деятельности

Под влиянием мышечной деятельности в крови происходят такие изменения, которые способствуют наилучшему обеспечению работы мышц при сохранении относительного постоянства внутренней среды организма.

Изменения в системе крови при мышечной работе существенно зависят от ее длительности и интенсивности.

В начале любого вида мышечной деятельности в крови увеличивается содержание некоторых гормонов, выделяемых железами внутренней секреции. По мере продолжения работы гормональный фон меняется (содержание одних гормонов уменьшается, других увеличивается). Если работа продолжается чрезмерно длительно (марафонский бег), способность желез внутренней секреции продуцировать гормоны снижается. Количество гормонов в крови постепенно становится очень низким, что, в числе прочих факторов, определяет прекращение мышечной деятельности.

В первые минуты любой более или менее интенсивной мышечной деятельности в крови регистрируется увеличение уровня сахара. Это происходит вследствие выхода сахара (глюкозы) из мест его резервного хранения (печени). Сахар крови (содержание глюкозы – 3,33 — 5,55 ммоль на 1 литр крови) является основным источников питания мозга и — в начале мышечной деятельности — работающих мышц. По мере продолжения работы уровень сахара в крови нормализуется, а затем существенно снижается.

Снижение уровня сахара в крови при длительной мышечной деятельности заставляет организм использовать в качестве источника питания жиры. Жиры выходят из мест их резервного хранения (печени), и примерно на 20-30-ой минуте работы их содержание в крови повышается. По мере продолжения мышечной деятельности, содержание жиров в крови снижается, что является существенным фактором, обуславливающим прекращение длительной работы (такой как марафонский бег).

Расщепление жиров — сложный и длительный процесс, требующий большого количества кислорода, поэтому он возможен только при длительных нагрузках умеренной интенсивности. Во время мышечной деятельности жиры могут быть доставлены в кровоток только из печени. Расщепление жиров в подкожной жировой клетчатке — цель желающих похудеть — происходит в период восстановления.

Если длительная интенсивная мышечная деятельность выполняется в условиях ответственных соревнований, когда эмоциональное напряжение помогает преодолевать утомление, после истощения жировых запасов в крови и печени организм может начать использовать в качестве источника энергии белки. При интенсивной мышечной деятельности для освобождения энергии могут использоваться только легко расщепляемые низкомолекулярные белки. В качестве таковых хорошо подходят иммунные белки. Уровень иммунных белков в крови в этих условиях может снижаться столь существенно, что перестает определяться.

Организм нетренированного человека не способен продолжать работу, энергообеспечение которой осуществляется за счет расщепления белков.

Если мышечная деятельность достаточно интенсивна и длительна (бег в течение нескольких десятков минут), часть плазмы уходит из сосудистого русла в межклеточную жидкость. Это увеличивает концентрацию в крови эритроцитов, транспортирующих кислород (а также других форменных элементов). В таких условиях один и тот же объем крови способен перенести больше кислорода работающим мышцам. Недостатком уменьшения объема плазмы является увеличение вязкости крови, что затрудняет работу сердца.

Если мышечная работа достаточно интенсивна и продолжается более нескольких десятков минут, в кровяное русло поступает дополнительное количество форменных элементов (эритроцитов, тромбоцитов, лейкоцитов) из мест из резервного хранения (селезенки, лимфатических узлов, красного костного мозга, легких, печени). Выход дополнительных форменных элементов в кровяное русло еще больше увеличивает их концентрацию в крови (и одновременно повышает вязкость крови).

Увеличение содержания эритроцитов в крови повышает способность крови доставлять клеткам кислород (и забирать из клеток углекислый газ).

Увеличение содержания лейкоцитов обуславливает повышение защитных функций организма.

Увеличение содержания тромбоцитов обеспечивает более высокую свертываемость крови.

Для мышечной деятельности наибольшее значение имеет повышение содержания эритроцитов, так как скорость доставки кислорода к работающим мышцам является одним из главных факторов, определяющих работоспособность мышц.

При длительной мышечной деятельности (несколько десятков минут и более), сопровождающейся обильным потоотделением, кровь теряет с потом дополнительное количество жидкой части плазмы, что еще больше увеличивает ее вязкость. Суммарное увеличение вязкости крови при мышечной деятельности может достигать 70 % (выход дополнительных форменных элементов, потеря жидкой части плазмы с потом, выход жидкой части плазмы из сосудистого русла в межклеточную жидкость и другие факторы).

По мере выполнения мышечной деятельности в крови увеличивается содержание продуктов распада — результата интенсивной работы сокращающихся мышц. Если работа умеренно интенсивна (работа умеренной мощности), содержание продуктов распада невелико, так как большинство из них успевает полностью расщепиться до углекислого газа и воды и удалиться из организма органами выделения. Если же работа достаточно интенсивна (работа субмаксимальной мощности и работа большой мощности: бег на дистанции 800 — 3000 м), скорость образования продуктов распада существенно выше, чем скорость их удаления. Кроме того, большое количество продуктов распада не успевает полностью окислиться до углекислого газа и воды и находится в крови в недоокисленной форме, изменяя кислотно-щелочное равновесие (pH) крови. В таких условиях накопление в крови продуктов распада является одним из важных факторов, обуславливающих прекращение работы или существенное снижение ее интенсивности.

Увеличение концентрации эритроцитов обуславливает большее насыщение крови кислородом в легких. То есть артериальная кровь при работе более богата кислородом, чем в покое. Одновременно работающие мышцы потребляют существенно больше кислорода по сравнению с уровнем покоя, что значительно снижает содержание его в крови.

Таким образом, венозная кровь при мышечной работе намного беднее кислородом и намного богаче углекислым газом, чем в состоянии покоя.

Дата добавления: 2015-01-12 | Просмотры: 1705 | Нарушение авторских прав

источник

Основные биохимические показатели состава крови и мочи, их изменение при мышечной деятельности

Показатели углеводного обмена

Глюкоза. Содержание глюкозы в крови поддерживается на относительно постоянном уровне специальными регуляторными механизмами в пределах 3,3—5,5 ммоль • л»1 (80—120 мг%). Изменение ее содержания в крови при мышечной деятельности индивидуально и зависит от уровня тренирован­ности организма, мощности и продолжительности физических упражнений. Кратковременные физические нагрузки субмаксимальной интенсивности могут вызывать повышение содержания глюкозы в крови за счет усиленной мобилизации гликогена печени. Длительные физические нагрузки приводят к снижению содержания глюкозы в крови. У нетренированных лиц это сни­жение более выражено, чем у тренированных. Повышенное содержание глюкозы в крови свидетельствует об интенсивном распаде гликогена пече­ни либо относительно малом использовании глюкозы тканями, а понижен­ное ее содержание — об исчерпании запасов гликогена печени либо интен­сивном использовании глюкозы тканями организма.

По изменению содержания глюкозы в крови судят о скорости аэроб­ного окисления ее в тканях организма при мышечной деятельности и ин­тенсивности мобилизации гликогена печени. Этот показатель обмена уг­леводов редко используется самостоятельно в спортивной диагностике, так как уровень глюкозы в крови зависит не только от воздействия физи­ческих нагрузок на организм, но и от эмоционального состояния челове­ка, гуморальных механизмов регуляции, питания и других факторов.

У здорового человека в моче глюкоза отсутствует, однако может поя­виться при интенсивной мышечной деятельности, эмоциональном возбуж­дении перед стартом и при избыточном поступлении углеводов с пищей (алиментарная глюкозурия) в результате увеличения ее уровня в крови (состояние гипергликемии). Появление глюкозы в моче при физических нагрузках свидетельствует об интенсивной мобилизации гликогена пече­ни. Постоянное наличие глюкозы в моче является диагностическим тестом заболевания сахарным диабетом.

Молочная кислота. Гликолитический механизм ресинтеза АТФ в ске­летных мышцах заканчивается образованием молочной кислоты, которая затем поступает в кровь. Выход ее в кровь после прекращения работы про­исходит постепенно, достигая максимума на 3—7-й минуте после окончания работы. Содержание молочной кислоты в крови в норме в состоянии относительного покоя составляет 1—1,5 ммоль • л»1 (15—30 мг%) и сущес­твенно возрастает при выполнении интенсивной физической работы . При этом накопление ее в крови совпадает с усиленным обра­зованием в мышцах, которое существенно повышается после напряженной кратковременной нагрузки и может достичь около 30 ммоль • кг1 массы при изнеможении. Количество молочной кислоты больше в венозной кро­ви, чем в артериальной. С увеличением мощности нагрузки содержание ее в крови может возрастать у нетренированного человека до 5— 6 ммоль • л»1, у тренированного — до 20 ммоль • л

1 и выше. В аэробной зоне физических нагрузок лактат составляет 2—4 ммоль • л

1, в смешанной — 4—10 ммоль • л

1, в анаэробной — более 10 ммоль • л

1. Ус­ловная граница анаэробного обмена соответствует 4 ммоль лактата в 1 л крови и обозначается как порог анаэробного обмена (ПАНО), или лактатный порог (ЛП). Снижение содержания лактата у одного и того же спортсмена при вы­полнении стандартной работы на разных этапах тренировочного процесса свидетельствует об улучшении тренированности, а повышение — об ухуд­шении. Значительные концентрации молочной кислоты в крови после выпол­нения максимальной работы свидетельствуют о более высоком уровне тренированности при хорошем спортивном результате или о большей ме­таболической емкости гликолиза, большей устойчивости его ферментов к смещению рН в кислую сторону. Таким образом, изменение концентрации молочной кислоты в крови после выполнения определенной физической нагрузки связано с состоя­нием тренированности спортсмена. По изменению ее содержания в крови определяют анаэробные гликолитические возможности организма, что важ­но при отборе спортсменов, развитии их двигательных качеств, контроле тренировочных нагрузок и хода процессов восстановления организма.

Показатели липидного обмена

Свободные жирные кислоты. Являясь структурными компонентами липидов, уровень свободных жирных кислот в крови отражает скорость липолиза триглицеридов в печени и жировых депо. В норме содержание их в крови составляет 0,1—0,4 ммоль • л»1 и увеличивается при длительных фи­зических нагрузках.

По изменению содержания СЖК в крови контролируют степень под­ключения липидов к процессам энергообеспечения мышечной деятельнос­ти, а также экономичность энергетических систем или степень сопряжения между липидным и углеводным обменом. Высокая степень сопряжения этих механизмов энергообеспечения при выполнении аэробных нагрузок является показателем высокого уровня функциональной подготовки спорт­смена.

Кетоновые тела. Образуются они в печени из ацетил-КоА при уси­ленном окислении жирных кислот в тканях организма. Кетоновые тела из печени поступают в кровь и доставляются к тканям, в которых большая часть используется как энергетический субстрат, а меньшая выводится из организма. Уровень кетоновых тел в крови в определенной степени отра­жает скорость окисления жиров. Содержание кетоновых тел в крови в нор­ме относительно небольшое — 8 ммоль • л

1. При накоплении в крови до 20 ммоль • л

1 (кетонемия) они могут появиться в моче, тогда как в норме в моче кетоновые тела не выявляются. Появление их в моче (кетонурия) у здоровых людей наблюдается при голодании, исключении углеводов из ра­циона питания, а также при выполнении физических нагрузок большой мощности или длительности. Этот показатель имеет также диагностическое значение при выявлении заболевания сахарным диабетом, тиреотоксикозом.

По увеличению содержания кетоновых тел в крови и появлению их в моче определяют переход энергообразования с углеводных источников на липидные при мышечной активности. Более раннее подключение липидных источников указывает на экономичность аэробных механизмов энер­гообеспечения мышечной деятельности, что взаимосвязано с ростом тре­нированности организма.

Холестерин. Это представитель стероидных липидов, не участвующий в процессах энергообразования в организме. Содержание холестерина в плазме крови в норме составляет 3,9—6,5 ммоль • л»1 и зависит от пола (у мужчин выше), возраста (у детей ниже), диеты (у вегетарианцев ниже), двигательной активности. Постоянное увеличение уровня холестерина и его отдельных липопротеидных комплексов в плазме крови служит диаг­ностическим тестом развития тяжелого заболевания — атеросклероза, сопровождающегося поражением кровеносных сосудов. Ус­тановлена зависимость коронарных нарушений от концентрации холесте­рина в крови. При поражении сосудов сердца наблюдается ишемия миокарда или инфаркт, а сосудов мозга — инсульты, сосудов ног — атрофия конечностей. В работах последних лет показано, что выведению из организма чело­века холестерина способствуют пищевые волокна (клетчатка), содержащи­еся в овощах, фруктах, черном хлебе и других продуктах, а также лецитин и систематические занятия физическими упражнениями.

Продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ). При физических нагрузках усиливаются процессы перекисного окисления липидов и накап­ливаются продукты этих процессов, что является одним из факторов, ли­митирующих физическую работоспособность. Поэтому при биохимичес­ком контроле реакции организма на физическую нагрузку, оценке специ­альной подготовленности спортсмена, выявлении глубины биодеструктив­ных процессов при развитии стресс-синдрома проводят анализ содержа­ния продуктов перекисного окисления в крови: малонового диальдегида, диеновых конъюгатов, а также активность ферментов глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы и каталазы.

Фосфолипиды. Содержание фосфолипидов в норме в крови состав­ляет 1,52—3,62 г • л

1. Повышение их уровня в крови наблюдается при диабете, заболеваниях почек, гипофункции щитовидной железы и других нарушениях обмена, а понижение — при жировой дистрофии печени, т. е. когда поражаются структуры печени, в которых они синтезируются. Для стимуляции синтеза фосфолипидов и снижения содержания в крови триглицеридов необходимо увеличить потребление с пищей липотропных веществ. Поскольку длительные физические нагрузки сопровождаются жировой дистрофией печени, в спортивной практике иногда используют контроль содержания триглицеридов и фосфолипидов в крови.

Показатели белкового обмена

Гемоглобин. Основным белком эритроцитов крови является гемоглобин, который выполняет кислородтранспортную функцию. Он содержит железо, связывающее кислород воздуха. Концентрация гемоглобина в крови зави­сит от пола и составляет в среднем 7,5—8,0 ммоль • л

1) — у женщин и 8,0—10,0 ммоль • л

1) — у мужчин, а также от степени тренированности. При мышечной деятельности резко повышается потребность организма в кислороде, что удовлетворяется более пол­ным извлечением его из крови, увеличением скорости кровотока, а также постепенным увеличением количества гемоглобина в крови за счет изме­нения общей массы крови. С ростом уровня тренированности спортсме­нов в видах спорта на выносливость концентрация гемоглобина в крови у женщин возрастает в среднем до 130—150 г • л’1, у мужчин — до 160— 180 г • л

1. Увеличение содержания гемоглобина в крови в определенной степени отражает адаптацию организма к физическим нагрузкам в гипоксических условиях.

При интенсивных тренировках, особенно у женщин, занимающихся циклическими видами спорта, а также при нерациональном питании про­исходит разрушение эритроцитов крови и снижение концентрации гемо­глобина до 90 г • л»1 и ниже, что рассматривается как железодефицитная «спортивная анемия». В таком случае следует изменить программу трени­ровок, а в рационе питания увеличить содержание белковой пищи, желе­за и витаминов группы В.

По содержанию гемоглобина в крови можно судить об аэробных воз­можностях организма, эффективности аэробных тренировочных занятий, состоянии здоровья спортсмена.

Миоглобин. В саркоплазме скелетных и сердечной мышц находится высокоспециализированный белок, выполняющий функцию транспорта кислорода подобно гемоглобину. Содержание миоглобина в крови в нор­ме незначительное (10—70 нг • л

1). Под влиянием физических нагрузок, при патологических состояниях организма он может выходить из мышц в кровь, что приводит к повышению его содержания в крови и появлению в моче (миоглобинурия). Количество миоглобина в крови зависит от объ­ема выполненной физической нагрузки, а также от степени тренирован­ности спортсмена. Поэтому данный показатель может быть использован для диагностики функционального состояния работающих скелетных мышц.

Актин. Содержание актина в скелетных мышцах в качестве структур­ного и сократительного белка существенно увеличивается в процессе тре­нировки. По его содержанию в мышцах можно было бы контролировать развитие скоростно-силовых качеств спортсмена при тренировке, однако определение его содержания в мышцах связано с большими методически­ми затруднениями. Тем не менее после выполненных физических нагрузок отмечается появление актина в крови, что свидетельствует о разрушении либо обновлении миофибриллярных структур скелетных мышц. В крови содержание актина определяют радиоиммуннологическим методом и по его изменению судят о переносимости физических нагрузок, интенсивнос­ти восстановления миофибрилл после мышечной работы.

Альбумины и глобулины. Это низкомолекулярные основные белки плазмы крови. Альбумины составляют 50—60 % всех белков сыворотки крови, глобулины — 35—40 %. Они выполняют разнообразные функции .в организме: входят в состав иммунной системы, особенно глобулины, и за­щищают организм от инфекций, участвуют в поддержании рН крови, транс­портируют различные органические и неорганические вещества, использу­ются для построения других веществ. Количественное соотношение их в сыворотке крови в норме относительно постоянно и отражает состояние здоровья человека. Соотношение этих белков изменяется при утомлении, многих заболеваниях и может использоваться в спортивной медицине как диагностический показатель состояния здоровья.

Мочевина. При усиленном распаде тканевых белков, избыточном пос­туплении в организм аминокислот в печени в процессе связывания токси­ческого для организма человека аммиака (МН3) синтезируется нетоксичес­кое азотсодержащее вещество — мочевина. Из печени мочевина поступа­ет в кровь и выводится с мочой.

Концентрация мочевины в норме в крови каждого взрослого человека индивидуальна — в пределах 3,5—6,5 ммоль • л

1. Она может увеличиваться до 7—8 ммоль • л

1 при значительном поступлении белков с пищей, до 16— 20 ммоль • л

1 — при нарушении выделительной функции почек, а также после выполнения длительной физической работы за счет усиления ката­болизма белков до 9 ммоль • л»1 и более.

В практике спорта этот показатель широко используется при оценке переносимости спортсменом тренировочных и соревновательных физи­ческих нагрузок, хода тренировочных занятий и процессов восстановления организма. Для получения объективной информации концентрацию моче­вины определяют на следующий день после тренировки утром натощак. Если выполненная физическая нагрузка адекватна функциональным воз­можностям организма и произошло относительно быстрое восстановление метаболизма, то содержание мочевины в крови утром натощак возвраща­ется к норме (рис.1). Связано это с уравновешиванием скорости синтеза и распада белков в тканях организма, что свидетельствует о его восстановлении. Если содержание мочевины на следующее утро остается выше нормы, то это свидетельствует о недовосстановлении организма ли­бо развитии его утомления.

Обнаружение белка в моче. У здорового человека белок в моче отсут­ствует. Появление его (протеинурия) отмечается при заболевании почек (нефрозы), поражении мочевых путей, а также при избыточном поступлении белков с пищей или после мышечной деятельности анаэробной направлен­ности. Это связано с нарушением проницаемости клеточных мембран почек из-за закисления среды организма и выхода белков плазмы в мочу.

По наличию определенной концентрации белка в моче после выполне­ния физической работы судят о ее мощности. Так, при работе в зоне боль­шой мощности она составляет 0,5 %, при работе в зоне субмаксимальной мощности может достигать 1,5 %.

Креатинин. Это вещество образуется в мышцах в процессе распада креатинфосфата. Суточное выделение его с мочой относительно постоян­но для данного человека и зависит от мышечной массы тела. У мужчин оно составляет 18—32 мг • кг»1 массы тела в сутки, у женщин — 10—25 мг • кг»1. По содержанию креатинина в моче можно косвенно оценить скорость креатинфосфокиназной реакции, а также содержание мышечной массы тела. По количеству креатинина, выделяемого с мочой, определяют содержание тощей мышечной массы тела согласно следующей формуле:

тощая масса тела = 0,0291 х креатинин мочи (мг • сут

Изменение количества тощей массы тела свидетельствует о снижении или увеличении массы тела спортсмена за счет белков. Эти данные важ­ны в атлетической гимнастике и силовых видах спорта.

Креатин. В норме в моче взрослых людей креатин отсутствует. Обна­руживается он при перетренировке и патологических изменениях в мыш­цах, поэтому наличие креатина в моче может использоваться как тест при выявлении реакции организма на физические нагрузки.

В моче у детей раннего возраста креатин постоянно присутствует, что связано с преобладанием его синтеза над использованием в скелетных мышцах.

Показатели кислотно-основного состояния (КОС) организма.

В процессе интенсивной мышечной деятельности в мышцах образуется большое количество молочной и пировиноградной кислот, которые диф­фундируют в кровь и могут вызывать метаболический ацидоз организма, что приводит к утомлению мышц и сопровождается болями в мышцах, го­ловокружением, тошнотой. Такие метаболические изменения связаны с истощением буферных резервов организма. Поскольку состояние буфер­ных систем организма имеет важное значение в проявлении высокой фи­зической работоспособности, в спортивной диагностике используются по­казатели КОС. К показателям КОС, которые в норме относительно посто­янны, относятся:

• рСО2 — парциальное давление углекислого газа (Н2СО3 + СО2) в кро­ви (35-—45 мм рт. ст.);

• 5В — стандартный бикарбонат плазмы крови НСОд, который при полном насыщении крови кислородом составляет 22—26 мэкв • л»1;

• ВВ — буферные основания цельной крови либо плазмы (43— 53 мэкв -л»1) — показатель емкости всей буферной системы крови или плазмы;

• Л/86 — нормальные буферные основания цельной крови при физио­логических значениях рН и СО2 альвеолярного воздуха;

• ВЕ — избыток оснований, или щелочной резерв (от —2,4 до +2,3 мэкв -л»1) — показатель избытка или недостатка буферной емкости (ВВ — ЫВВ = ВЕ).

Показатели КОС отражают не только изменения в буферных системах крови, но и состояние дыхательной и выделительной систем организма. Состояние кислотно-основного равновесия (КОР) в организме характери­зуется постоянством рН крови (7,34—7,36). Установлена обратная коре-

ТАБЛИЦА 3. Изменение кислотно-основного состояния организма

источник