Физическая работа
Физическая работа[править | править код]
Существует три типа мышечной работы:
- Положительная динамическая работа, которая требует от мышц попеременного сокращения-расслабления (например, при подъеме в гору).
- Отрицательная динамическая работа, которая требует от мышц попеременного растяжения при торможении [работа торможения) и сокращения без нагрузки (например, при движении под гору).
- Статическая работа по поддержанию позы (постуральная работа), которая требует постоянного сокращения (например, в положении стоя).
Многие виды деятельности включают в себя комбинацию двух или трех видов мышечной работы. Направленная вовне механическая работа производится за счет динамической мышечной активности, но это не относится к постуральной работе (по поддержанию позы). В последнем случае Сила х Расстояние = 0. Однако химическая энергия при этом потребляется и полностью преобразуется в теплоту, называемую теплотой поддержания позы и равную произведению мышечной силы на длительность статической работы.
При интенсивной работе мышце требуется в 500 раз больше О2, чем в покое. В то же время мышца должна избавляться от продуктов метаболизма, таких как Н+, СО2 и лактат. Таким образом, мышечная работа требует радикальных перестроек сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
У нетренированных людей минутный сердечный выброс (объем, СО) увеличивается от 5-6 л/мин в покое до максимума в 15-20 л/мин во время нагрузки. Связанная с работой активация симпатической нервной системы увеличивает сердечный ритм примерно в 2,5 раза, а ударный объем сердца -примерно в 1,2 раза. При легкой или умеренной нагрузке сердечный ритм скоро поднимается до нового постоянного уровня, и усталость не развивается. Очень интенсивную нагрузку, напротив, приходится быстро заканчивать, поскольку сердце не способно к долговременному поддержанию необходимых для этого параметров своей работы (Б). Увеличенный минутный сердечный выброс обеспечивает приток крови к мышцам (A) и коже (для отвода тепла). Кровоток в почках и кишечнике, напротив, при этом снижается ниже величины покоя (А). Систолическое артериальное давление возрастает, тогда как диастолическое давление остается постоянным, что приводит только к умеренному увеличению среднего давления.
Чем меньше масса мышц, участвующих в работе, тем значительнее повышение артериального давления. Следовательно, при ручной работе (подрезка живой изгороди в саду) увеличение артериального давления больше, чем при активном движении ногами (езда на велосипеде).
Для пациентов с поражением коронарных артерий или нарушением мозгового кровообращения работа руками более опасна, чем ногами, из-за риска инфаркта миокарда или мозгового кровоизлияния.
Мышечный кровоток. При максимальной нагрузке кровоток в расчете на 1 кг активной мускулатуры возрастает до 2,5 л/мин, что эквивалентно 10% максимального минутного сердечного выброса. Следовательно, одномоментно могут быть полностью активны не более 10 кг мышц (менее трети общей мышечной массы). Вазодилатация (расширение сосудов), необходимая для повышенного кровотока, в основном достигается посредством локальных химических стимулов (РСо2↑, РО2↑, pH↓) или высвобождения NO. При чисто статической работе увеличению кровотока частично препятствует постоянно сокращенная мышца, которая пережимает свои собственные сосуды. Таким образом, мышца утомляется быстрее, чем при ритмичной динамической работе.
При физических упражнениях (В1) легочная вентиляция (VE) возрастает до максимума (90-120 л/мин) по сравнению с состоянием покоя (примерно 7,5 л/мин) (ВЗ). В это увеличение вносят вклад частота дыхания (максимум 40-60 мин-1; В2) и циркулирующий объем (максимум примерно 2 л). По причине высокой легочной вентиляции и увеличения СО потребление кислорода (VO2) может возрастать у нетренированного человека примерно от 0,3 л/мин в покое до максимума (VO2max) - примерно 3 л/мин (В4). Для потребления 1 л О2 через легкие в покое должно быть пропущено около 25 л воздуха: дыхательный коэффициент VE/VO2 равен 25. Во время физических упражнений отношение VE/VO2 возрастает до 40—50, что превышает функциональные резервы.
Увеличение поглощения О2 в тканях во время нагрузки также вносит вклад в существенное увеличение VO2. Снижение pH и повышение температуры смещают кривую связывания О2 вправо. Поглощение О2 вычисляется как произведение разности концентраций О2 в артериях и венах (avDO2 в л/л крови) на скорость кровотока (л/мин). Максимальное потребление О2 (VOmаx) определяется уравнением:
VO2max = HRтах • SVmax • avDO2max,
где HR - сердечный ритм, a SV- ударный объем сердца. ОтношениеVO2max к массе тела характеризует способность к физической нагрузке.
