Адаптация детей к физическим нагрузкам в условиях среднегорья

      И сама высокогорная патология (горная болезнь в том числе) по существу представляет собой проблему гомеостаза, нарушения его механизмов и путей их восстановления.

    Физиологическим процессам, развивающимся под воздействием повреждающего агента (гипоксия и другие экстремальные факторы горной среды), присуще как общие закономерности – общая неспецифическая реакция организма, или стресс-реакция, так и специфические черты, обусловленные своеобразием действия раздражителя. Стресс-реакция, как впервые показал Г. Селье, представляет собой адаптивный механизм восстановления гомеостаза при воздействии необычных, экстремальных факторов. Однако эта реакция наряду с защитной и адаптивной ролью (стадия тревоги, устойчивости) может быть и причиной развития болезней (стадия истощения) в том случае, если воздействие повреждающего агента достаточно сильно и продолжительно. Это подтверждают наблюдаемые ежегодно случаи заболеваний альпинистов в горах, порой с летальным (смертельным) исходом. Реакция организма на низкое парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе определяется четырьмя факторами: внезапностью возникновения кислородного голодания, т.е. скоростью его развития; степенью кислородного голодания; его продолжительностью и физическим состоянием организма (Ван Лир, Стикней, 1967). Надо отметить, что в литературе наблюдается терминологическая путаница, пользуются терминами и «адаптация» и «акклиматизация». Ряд авторов эти понятия считает синонимами. Однако большинству авторов адаптация представляется более широким биологическим понятием, чем акклиматизация. Некоторые учёные считают акклиматизацию биологическим явлением, одной из форм адаптации к среде. «Адаптация к высоте - физиологический процесс приспособления организма человека и животных к условиям существования и активной деятельности при пониженном парциальном давлении кислорода во вдыхаемом воздухе. Адаптацию к высоте в естественных условиях высокогорья правильнее называть акклиматизацией». Установлено, что акклиматизация к горной местности носит фазный характер. Существуют различные классификации акклиматизации. Так, одни авторы подразделяют её на начальную и более позднюю, другие – выделяют три периода – острый, период восстановления функций отдельных систем и организма в целом и период отдалённой акклиматизации. М.М. Миррахимов выделяет также три фазы – неустойчивую акклиматизацию, относительную стабилизацию и полную акклиматизацию. Процессы акклиматизации (адаптации) нередко сопровождаются сложными перестройками организма, включающими изменения деятельности многих систем и органов. После пребывания в горах отмечается повышение устойчивости человека к кислородному голоданию, однако и здесь наблюдается значительная вариабельность в уровне и эффективности акклиматизации, неодинаковое возрастание высотного «потолка». Среди различных контингентов можно выделить группу лиц, которая хорошо переносит гипоксию и быстро приспосабливается к изменяющимся условиям. Другая группа может быть более чувствительной к недостатку кислорода и реагирует на его дефицит головной болью, бессонницей, тошнотой, нарушениями сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем, т.е. симптомокомплексом, который носит название горной болезни. Различны и приспособительные реакции организма - изменение минутного объёма дыхания, минутного объёма кровообращения, учащение сокращений сердца, увеличение объёма циркулирующей крови, числа эритроцитов, гемоглобина и пр., направленные на сохранение адекватного снабжения тканей кислородом.

    Результаты и опыт многих восхождений позволили накопить обширный материал о допустимых пределах разрежения атмосферы, о зонах адаптации, установить биологические пределы акклиматизации, наметить пути её повышения. Чувствительность и устойчивость различных людей к снижению р02 варьирует в широких пределах. На высоте 2000 м большинство людей не ощущает никакого дискомфорта. В диапазоне высот от 2000 до 3000 м адаптивные реакции начинают проявляться уже отчётливее. У лиц с пониженной устойчивостью к гипоксии снижается физическая работоспособность, отмечаются отдельные симптомы горной болезни. Двухнедельная акклиматизация устраняет эти симптомы и приводит к нормализации состояния. На высотах 3000-5000 м не только снижается физическая работоспособность, но у некоторых практически здоровых людей наблюдается истощение адаптивных реакций: ухудшается общее самочувствие, снижается аппетит, масса тела, возникает слабость – развивается «высотная детериорация». Этим термином обозначают прогрессирующее ухудшение общего состояния организма при длительном пребывании на больших высотах. В этом отношении представляет интерес опыт гималайской экспедиции 1960-1961 гг. Восемь врачей-физиологов провели 5 месяцев на высоте 5800 м в специально оборудованной хижине-лаборатории. При этом было исключено действие всех других факторов высокогорья, кроме гипоксии. В результате эксперимента исследователями были сделаны следующие выводы: процесс акклиматизации продолжается в течение всего периода пребывания на высоте, хотя и в снижающемся темпе. Высота 5000 – 5300 м является тем пределом, где возможен максимальный эффект от акклиматизации при незначительной детериорации. На высоте, превышающих 6000 м, человек не достигает стабильной фазы адаптации, и, по мнению некоторых учёных, существуют высотные границы, пребывание на которых приводит к истощению адаптивных реакций. На высотах 6000 – 7000 м приспособительные реакции резко напряжены, человек в подобных условиях может находиться ограниченное время – до двух недель. Для высот 7000 – 8000 м характеристика временная адаптация. Зона выше 8000 м называется летальной, а высоты 8500 – 8600 м являются предельными и доступны лишь отдельным альпинистам с высокой индивидуальной устойчивостью к кислородному голоданию. Однако тот факт, что в настоящее время все восьмитысячники покорены и на некоторые из них поднимались все восходители (на вершину Макалу – 8481 м поднялись все девять восходителей французской экспедиции), говорит об огромных адаптационных возможностях организма человека, о наличии методов повышения биологических пределов адаптации. В зарубежной литературе в настоящее время используется термин «зубья пилы», применяемый для обозначения такой тактики восхождения, которая предусматривает последовательные подъёмы на всевозрастающие высоты и спуски в нижерасположенные лагеря для отдыха уровень которых тоже постепенно повышается. Однако это не что иное, как принцип активной ступенчатой акклиматизации, разработанный академиком Н.Н. Сиротининым ещё в 1939 году.

    Когда человек попадает в среду со сниженным р02, возникает ряд адаптивных реакций, которые создают и поддерживают эволюционно закреплённый ряд адаптивных реакций, которые создают и поддерживают эволюционно закреплённый оптимальный уровень напряжения кислорода в органах и тканях. Причём различные органы и функциональные системы по-разному адаптируются к недостатку кислорода. Ещё Поль Бэр отметил, что основной формой адаптации является усиление функций всех систем, ответственных за доставку кислорода, в первую очередь дыхательной, сердечно-сосудистой системы и системы крови. От совершенства этих систем зависит возможность, скорость и эффективность адаптации человека к условиям высокогорья. Акклиматизация организма к высоте осуществляется на двух уровнях – системной и тканевом (усиление кровоснабжения - васкуляризации – мозговой ткани, миокарда, скелетных мышц, повышение активности дыхательных ферментов). Люди населяют горы в течение многих веков, однако ещё никому не удалось адаптироваться к высокогорью настолько, чтобы постоянно жить на высотах более 5200 метров. Рассмотрим изменения в различных системах в процессе акклиматизации.

    Дыхательная система. В первую очередь увеличивается минутный объём дыхания (МОД) и альвеолярная вентиляция.  

      В результате этого повышается р02 в альвеолярном воздухе и артериальной крови, компенсируя таким образом его начальное снижение. Если эти механизмы являются недостаточными, приводятся в действие и другие резервы – включаются в газообмен и невентилировавшиеся ранее альвеолы. Лица, которые быстрее реагируют на гипоксию усилением дыхания, лучше её переносят и, напротив, гипоксия опасна тем, у кого нет усиления дыхания – у них нередко наблюдается внезапная потеря сознания. С увеличением высоты подъёма соответственно увеличивается и минутный объём дыхания, однако частота дыхания изменяется незначительно, увеличение происходит за счёт изменения глубины дыхания. На больших высотах у неакклиматизированных людей может наблюдаться (чаще во время сна) и нерегулярное дыхание типа Чейна-Стокса. В этом случае эффективен «ночной кислород» (использование кислородного аппарата ночью), который устраняет нарушение дыхания. После акклиматизации описанные изменения дыхания исчезают.  

    Сердечно-сосудистая система. Соответствующие изменения в ответ на гипоксию происходят и в сердечно-сосудистой системе; включаются механизмы гомеостаза, благодаря которым растут объём и скорость движения крови, улучшается кровоснабжение тканей, увеличивается частота пульса (с ростом высоты), ударный объём сердца, минутный объём кровообращения (МОК), происходит перераспределение крови с преимущественным снабжением жизненно важных органов – головного мозга и сердца. Важной приспособительной реакцией является также возрастание объёма циркулирующей крови (ОЦК) за счёт мобилизации резервов из депо – селезёнки, печени и других органов, активизация ранее закрытых капилляров. В условиях высокогорья отмечаются изменения артериального давления (умеренное повышение систолического при стабильном диастолическом), повышение коронарного кровотока, увеличение проницаемости сосудов. Однако при развитии гипоксии отмечены значительные индивидуальные различия в реакции пульса, минутного объёма кровообращения и других гемодинамических показателей. Увеличение частоты сердечных сокращений на высотах от 2000 до 4000 м у разных людей выражено не в одинаковой степени. Нормализация частоты пульса является важным показателем акклиматизации к условиям высокогорья. Внезапное уменьшение частоты пульса и соответственное снижение артериального давления свидетельствует о срыве механизмов адаптации, развития декомпенсации и требует оказания медицинской помощи, дачи кислорода и немедленного спуска вниз. При проведении активной ступенчатой акклиматизации подъём на высоту производят лишь при условии нормализации пульса в покое или при незначительных физических нагрузках. О полной адаптации можно говорить лишь в том случае, если все параметры, характеризующие работу сердца, не превышают исходных величин как в состоянии покоя, так и при нагрузке (возможна только небольшая гипертрофия правой половины сердца). 

    Блок-схема кардио-респираторной системы:

    Л - лёгкие; К – кровь; М – мышцы. 

     Возрастные  особенности адаптации  системы кровообращения.

     Высокие адаптационные возможности сердечно-сосудистой системы, реализующиеся при физических нагрузках, следует рассматривать как эволюционно приобретенные формы приспособительных реакций. Адаптивные изменения обусловлены в первую очередь совершенствованием механизмов энергообеспечения.

     Главным источником энергии для сердечной деятельности является окислительное фосфорилирование, т. е. сопряжение окислительных процессов с накоплением энергии в АТФ и Крф. Сам сократительный акт сердечной мышцы— результат трансформации энергии АТФ в механическую работу. Повышенная функциональная нагрузка на сердце приводит к увеличению активности окислительного фосфорили-рования. Мощность сократительного аппарата сердца с возрастом постепенно увеличивается. Это приводит к повышению систолического и минутного объемов крови, артериального давления (АД). Эти возрастные изменения связаны в первую очередь с увеличением массы и объема сердца. Систолический объем крови от 1 года до 14—16 лет увеличивается примерно в 6 раз (с 10 до 55—60 мл), темпы роста минутного объема крови несколько ниже. С возрастом частота сердечных сокращений (ЧСС) падает, вследствие чего при сохранении высоких темпов увеличения ударного объема снижается прирост минутного объема крови. От 1 года до 14—16 лет он увеличивается примерно в 3 раза (с 1,2 до 3,8 л/мин).

     В дошкольном и младшем школьном возрасте объем сердца растет пропорционально увеличению суммарного просвета сосудов. Но у высокорослых подростков может наблюдаться замедленное увеличение суммарного просвета сосудов по сравнению с увеличивающимся объемом сердца. Это одна из главных причин необходимости строгой индивидуальной дозировки упражнений для подростков с ускоренным (акселераты) или замедленным (ретарданты) биологическим развитием.

     Сократительная  функция сердца при  мышечной работе

     Увеличение  ЧСС и сократительной способности сердца— естественные адаптивные реакции на нагрузку. Не случайно ЧСС сохраняет свою значимость как показатель адаптации сердца при использовании любых, самых современных функциональных проб с физической нагрузкой. Да и субъективные ощущения нас редко обманывают: физическая нагрузка дает знать о себе, прежде всего, увеличением ЧСС.

     Мышечная  работа требует повышенного притока  кислорода и субстратов к мышцам. Это обеспечивается увеличенным объемом кровотока через работающие мышцы. Поэтому при работе объем кровотока через мышцы составляет 85 % от его общего объема; в покое — не более 20 % увеличение минутного объема кровотока при работе—один из наиболее надежных механизмов срочной адаптации к динамической нагрузке (рис. 3).