Особенности адаптации организма лиц преклонного возраста к физическим нагрузкам

Один из вариантов адаптационного ответа организма - приспособление к физической нагрузке, формирующееся при систематическом действии ситуаций, требующих значительной упорядоченной двигательной активности. С давних пор проблема адаптации к физическим нагрузкам (тренированности) - одна из актуальных проблем медицины и на сегодняшний день - привлекала внимание исследователей. Сущность ее - в раскрытии путей, посредством которых нетренированный организм становится тренированным, и механизмов формирования положительных сторон адаптации, обеспечивающих тренированному организму преимущества перед нетренированным, и отрицательных сторон, составляющих «цену» адаптации.

Достаточно хорошо изучены преимущества тренированного организма, характеризующиеся  следующими особенностями:

• возможностью выполнять продолжительную и интенсивную мышечную работу, непосильную для нетренированного;
• более экономным функционированием физиологических систем в покое и при умеренных, непредельных физических нагрузках, а также способностью достигать при максимальных нагрузках высокого уровня функционирования этих систем, недостижимого для нетренированного организма;
• повышением резистентности к повреждающим действиям и неблагоприятным факторам - проявление положительных перекрестных эффектов адаптации, имеющее непосредственное значение для здоровья человека и составляющее основу использования адаптации к физическим нагрузкам в медицине как средства профилактики и лечения заболеваний, реабилитации больных.

Формирование или рост резистентности к другим воздействиям при адаптации  к определенному фактору характеризуют  положительную перекрестную адаптацию, если резистентность снижается - отрицательную. Например, при адаптации к физической нагрузке помимо повышения эффективности транспорта кислорода и других особенностей, закономерно наблюдается увеличение мощности регуляторной системы опиоидных пептидов и других стресс-лимитирующих систем. Как результат - повышение резистентности организма к стрессорным повреждениям (Саркисов Д.С., 1987).

«Цена» адаптации - проявление общебиологической  закономерности, заключающейся в  относительной целесообразности всех приспособительных реакций организма (Мещанинов В.Н., 1999). Применимо для адаптации к физическим нагрузкам она может проявляться или в прямом «изнашивании» функциональной системы, ответственной за адаптацию, или в виде отрицательных перекрестных эффектов - в нарушении функций органов и систем, не связанных напрямую с выполнением мышечной работы. Прямая функциональная недостаточность может развиться в условиях остро возникшей большой нагрузки, при которой описаны повреждения структур сердца, ферментемия и другие изменения, являющиеся как итогом самой перегрузки, так и возникающей при этом стресс-реакции. Этот феномен срочной адаптации ярко проявляется при первых нагрузках нетренированных людей и устраняется развитием тренированности.

«Цена» адаптации к физическим нагрузкам и её отрицательные  перекрестные эффекты представляют собой возможное, но вовсе необязательное явление. Наиболее рациональный путь к их предупреждению заключается в разумном дозировании физических нагрузок для каждого этапа онтогенеза.

Существование функциональной системы, отвечающей за адаптацию к физическим нагрузкам, и моментальная активация этой системы самостоятельно не обеспечивают совершенную адаптацию. Она развивается значительно позднее после возникновения в ответственной системе изменений, увеличивающих ее функциональные возможности. При адаптации к физическим нагрузкам ответственная за нее функциональная система формируется при первичном воздействии любого раздражителя, вызывающего интенсивную и длительную двигательную реакцию.

Для развития адаптационных реакций  вообще и к физическим нагрузкам в частности характерны два этапа: начальный этап - срочная, но несовершенная адаптация, и следующий этап - совершенная долговременная адаптация.

Первый этап адаптационной реакции  возникает непосредственно после  начала действия раздражителя и реализуется на основе готовых, ранее сформировавшихся физиологических механизмов. Главная особенность этого этапа адаптации состоит в том, что деятельность организма протекает на пределе его физиологических возможностей, при почти полной мобилизации функционального резерва с неполноценным обеспечением необходимого адаптационного эффект.

Срочная адаптация к физическим нагрузкам проявляется в активации ответственной за адаптацию функциональной системы до предельно достижимого уровня, возникновении стресс-реакции, сопровождающейся повреждениями, а также выраженным несовершенством собственно двигательной реакции. Двигательный ответ нетренированного организма в зависимости от вида требуемой мышечной работы или недостаточно мощный по силе, или менее продолжительный по времени, чем требуется, или не совсем точный по координации движений и ритму исполнения. Реакции системы кровообращения, дыхания и других систем также недостаточно эффективны и рациональны на первом этапе. Их неполноценность объясняется в нетренированном организме несовершенством центральной управляющей системы – аппарата нейрогуморальной регуляции. На этой стадии адаптации в ответ на нагрузку происходит интенсивное, иррадиирующее возбуждение корковых, подкорковых и нижележащих двигательных центров, вызывающее на уровне двигательного аппарата мобилизацию только части моторных нейронов и связанных с ними мышечных волокон (примерно 30-50% имеющихся единиц, тогда как при тренированности число вовлеченных в сокращение моторных единиц достигает 80-90% и более) и генерализованную (с мобилизацией «излишних» мышц), слабо координированную двигательную реакцию, характерную для первой стадии формирования новых условно-рефлекторных динамических стереотипов, двигательных навыков.

Таким образом, в начале адаптации активация нейрогуморального звена и возникающая стресс-реакция обеспечивают мобилизацию этой системы на данном этапе приспособления организма к мышечной нагрузке и играют важную роль в формировании следующей фазы процесса - устойчивой адаптации.

На уровне системы дыхания срочный этап адаптации характеризуется максимальной активацией внешнего дыхания с неэкономным ростом легочной вентиляции вследствие увеличения частоты, а не глубины дыхания, дискоординацией между регионарным кровотоком в легких и вентиляцией соответствующих участков легочной ткани, а также дискоординацией между дыханием и движениями (Осипов А.Н., Азизова О.А., Владимиров Ю.В., 1990).

Со стороны системы кровообращения происходит выраженное, но недостаточное  для длительного поддержания высокого уровня работы увеличения минутного объема сердца, достигающееся нерациональным способом - за счет роста частоты сердечных сокращений при ограниченном увеличении ударного объема из-за недостаточной длительности диастолы и неадекватно увеличенной интенсивности сокращений миокарда.

Происходит перераспределение  кровотока в пользу преимущественного  кровоснабжения работающих мышц, сердца, мозга за счет внутренних органов  и кожи. Однако ограниченные возможности  васкуляризации сердца и скелетных  мышц в нетренированном организме могут играть роль лимитирующих факторов мышечной работы при нагрузке.

Таким образом, стадия срочной адаптации  проявляется в максимальной по уровню и неэкономной гиперфункцией  ответственной за адаптацию системы, потерей функционального её резерва, признаками чрезмерной стресс-реакции и повреждения. В результате двигательные поведенческие реакции организма оказываются неадекватными по интенсивности, длительности и точности (Меерсон Ф.З, 1993).

Второй этап адаптации возникает постепенно в результате систематического действия на организм факторов окружающей среды. Он формируется вследствие многократной реализации срочной адаптации и характеризуется приобретением путем постепенного накопления изменений организмом нового качества - адаптированности.

Данный этап применимо к процессу адаптации к физическим нагрузкам  можно разделить на две стадии - переходную и устойчивой адаптации.

Переходная стадия долговременной адаптации к физическим нагрузкам  характеризуется избирательным  ростом определенных структур (вследствие активации в процессе тренировки синтеза нуклеиновых кислот и белков, вызванной гормональными и другими факторами) в клетках органов функциональной системы и последующим расширением лимитирующих на этапе срочной адаптации факторов интенсивности и длительности двигательной реакции.

В результате активации синтеза  белков (Камышников B.C, 2000) в нейрогуморальной системе происходит консолидация временных связей и целых условно-рефлекторных стереотипов, ответственных за формирование новых двигательных навыков. Поэтому совершенствуется координация движений, участие «лишних» мышц исчезает, двигательная реакция становится в целом более точной и экономной.

Одновременно появляются условно-рефлекторные навыки дыхательной, сердечно-сосудистой и других систем, обеспечивающие координацию между ними и опорно-двигательным аппаратом. Происходит рационализация управления деятельностью ответственной за адаптацию функциональной системы, несмотря на более интенсивную двигательную реакцию.

С возрастом изменяются соотношения между стресс-реакциями и их возможным адаптационным значением, различными звеньями нейрогуморальной регуляции в осуществлении адаптационного синдрома. При интенсивной мышечной деятельности быстрее развивается истощение функции коры надпочечников.

Стадия устойчивой адаптации характеризуется завершением формирования структурного базиса адаптации - системного структурного следа (Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г. 1988), особенности которого (черты структурного следа) занимают главенствующее место в приспособлении организма к физическим нагрузкам и повышении его резистентности к повреждающим воздействиям, лежащим в основе использования тренированности как средства профилактики, лечения и реабилитации.

Первая черта структурного следа  проявляется в изменении нейрогуморальной регуляции на всех уровнях, выражающемся, прежде всего, в формировании устойчивого условно-рефлекторного динамического стереотипа и увеличении фонда двигательных навыков.

На основе условно-рефлекторных связей устанавливается устойчивая координация между циклами двигательной реакции и дыханием, легочным кровотоком и вентиляцией различных отделов легких. Образуется сбалансированная система целостного центрального регулирования, характеризующаяся рационализацией, облегчением процесса управления адаптационными реакциями и обеспечивающая адекватное выполнение мышечной работы.

Значимые изменения происходят в стресс-реализующих системах и  заключаются в повышении функционального  резерва структур и экономности  функционирования.

Изменения гормональной регуляции при тренированности приводит к повышению резерва эндокринной функции поджелудочной железы и её экономизации, способности поддержания адекватного содержания гормона в крови при длительной мышечной работе. В тренированном организме в ответ на стандартную нагрузку происходит меньший рост секреции глюкагона, чем в нетренированном. Проявлением адаптационной перестройки эндокринной функции поджелудочной железы является также снижение секреции инсулина и его концентрации в крови в покое, а также уменьшение инсулиновой реакции на введение глюкозы, углеводную пищу и нагрузку у тренированных людей. Известно, что тренированность к физическим нагрузкам приводит к повышению способности тканей связывать инсулин и увеличению их чувствительности к гормону, что способствует более рациональному его расходованию в адаптированном организме.

Это позволяет предполагать, что тренированность ограничивает гиперинсулинемию при ожирении путем коррекции чувствительности тканей к инсулину, т.е. за счет исключения основной причины гиперсекреции гормона.

Вторая черта системного структурного следа адаптации состоит в повышении резерва и рационализации функционирования двигательного аппарата. Структурные изменения в аппарате управления мышечной работой на уровне ЦНС создают возможность использовать большое число моторных единиц при нагрузке и приводят к совершенствованию межмышечной координации.

В скелетных мышцах на основе активации  синтеза нуклеиновых кислот и  белков развивается выраженная рабочая  гипертрофия, реализующаяся за счет увеличения массы имеющихся мышечных волокон «быстрого» или «медленного» типа в зависимости от вида нагрузки, увеличивается энергообеспечение мышц, рост активности липопротеинлипаз в мышцах повышает доступность триглицеридов, что вместе с усилением митохондриальной активности способствует утилизации жирных кислот в мышцах.

Увеличение плотности капилляров и концентрации миоглобина обеспечивает эффективность системы транспорта кислорода, что совместно с повышением количества митохондрий усиливает способность мышечной ткани утилизировать кислород из крови.

Снижение резервной  мощности природной антиоксидантной системы вследствие старения способствует подавлению неспецифической резистентности организма (Пушкова Э.С., Ксена Н.В., 2000). Многочисленные исследования показали, что при срочной адаптации и в условиях сформировавшейся долговременной адаптации происходит инициирование свободнорадикального окисления, сопровождающееся активацией механизмов антиоксидантной защиты. Важный фактор, определяющий повышение выносливости тренированного организма, работоспособность мышц и организма в целом при интенсивных нагрузках - рост возможностей митохондриальной системы и повышение оксидативной способности.

Известно, что антиоксидантная  система организма сложна. Её ферменты включены во многие функциональные и  метаболические процессы на клеточном  и организменном уровнях. Соотношение активности окислительных реакций и антиоксидантной системы не только отражает, но и во многом определяет интенсивность метаболизма, адаптационные возможности организма, включая формирование неспецифической резистентности организма к повреждающим воздействиям.

Третья черта системного структурного следа адаптации проявляется  в повышении резерва экономности деятельности аппарата внешнего дыхания и кровообращения.