Влияние физических нагрузок на опорно-двигательный аппарат и функциональное состояние спортсменов

 

Организм человека обладает сформировавшейся в процессе эволюции способностью приспосабливаться (адаптироваться) к изменяющимся условиям среды. Однако адаптационные возможности организма не беспредельны, он не всегда и не в полной мере может приспособиться к тем или иным условиям среды, в том числе физическим нагрузкам, в результате чего нередко развиваются заболевания.

В поддержании гомеостаза и его регуляции важнейшая роль принадлежит нервной системе, железам внутренней секреции, особенно гипоталамо-гипофизарной и лимбической системам мозга (А.М.Голиков). Физиологические механизмы, обусловливающие при систематической мышечной тренировке повышение неспецифической резисюнтности организма, сложны и многообразны.

Во-первых, как это показал Г. Селье, при действии самых различных стрессоров развитие неспецифической резистентности связано с гипофиз-адреналовой системой, с секрецией адренокортикотропного гормона и глюкокортикоидов. Во-вторых, важное значение в этих механизмах принадлежит нервной регуляции функций.

Одним из важнейших факторов сохранения постоянства внутренней среды, определяющих адаптивные возможности организма, является антагонистическое отношение его функций.

Любые, даже незначительные, нарушения функции связаны с соответствующими морфологическими сдвигами на определенном уровне, что подчеркивает принцип единства структуры и функции (Д. С. Саркисов, ).

Адаптация к физическим нагрузкам при мышечной деятельности во всех случаях представляет собой реакцию целостного организма, однако специфические изменения и тех или иных функциональных системах могут быть выражены в различной степени.

В условиях спортивной тренировки, когда происходит долговременная адаптация организма к физическим нагрузкам, имеют место морфофункциональные сдвиги в состоянии системы микроциркуляции крови. Эти изменения, возникающие непосредственно во время мышечной деятельности, сохраняются в организме как следствие и после ее окончания. Накапливаясь в течение длительного времени, они постепенно приводят к формированию более экономного типа реагирования микрососудов. Специфика тренировки в том или ином виде спорта обусловливает дифференцированные преобразования микрососудов. Это позволяет думать, что показатели состояния системы микроциркуляции крови могут служить важным диагностическим критерием приспособленности организма к тему или иному виду спортивной деятельности, а также характеризовать функциональное состояние сердечно-сосудистой системы.

В основе адаптации любых биологических систем к изменившимся условиям внутренней или внешней среды лежит метаболическая адаптация, т. е. количественное изменение процессов обмена веществ в клетках организма. Адаптивные изменения основных метаболических функций в большинстве случаев морфологически не проявляются — они протекают на уровне макромолекул, представленных ферментами и нуклеиновыми кислотами.

Многочисленные морфологические, биохимические, физиологические исследования свидетельствуют, что большие физические нагрузки способствуют значительным сдвигам в морфологических структурах и в химизме тканей и органов.

При интенсивных физических нагрузках у ряда спортсменов регистрируется срыв адаптационно-приспособительных механизмов, проявляющийся в повышении уровня инфекционной заболеваемости (В. А. Левандо, Р. С. Суздальницкий, ) на фоне “поломки” как гуморального (Б. Б. Першин с соавт., ), так и клеточного (Н. Д. Суркина с соавт., ; И. В. Петрова с соавт., ) звеньев иммунитета.

В процессе тренировок и особенно после соревнований отмечается снижение иммуноглобулинов класса IgG, IgA, IgM (С. М. Кузьмин и соавт., ). Р. А. Тeseh, Р. Кагхег (1984) отметили, что при интенсивной физической работе в мышцах снижается содержание АТФ, Крф и гликогена и увеличивается количество лактата. Во время подготовки к соревнованиям повышается уровень кортикостероидов в крови, что подавляет иммунитет (Е. Scheierman, E.Kuwer, ).

У стайеров часто встречается скрытый дефицит железа (D.Clement, R Asmudson, ), а также низкий уровень гемоглобина и гематокрита (R. Michsel, ), что может снизить физическую работоспособность и отразиться на результатах выступления.

В настоящее время пока еще трудно сказать, в каких отделах изменения являются первичными, а в каких — вторичными. Однако полученные данные позволяют полагать, что обратимые функциональные и гистологические изменения в опорно-двигательном аппарате, возникающие в результате мышечного перенапряжения, могут иметь место у спортсменов, выполняющих в тренировочном занятии большое количество (и интенсивно) стереотипных движений.

Существует мнение, что возникновение патологических (в том числе и дистрофических) изменений в мышцах при длительной и интенсивной нагрузке связано с хроническими микротравмами (частичный или полный разрыв) мышечных волокон (3. С. Миронова и др., ). Возможно, что именно мышечные волокна с дистрофическими явлениями вследствие переутомления и являются менее устойчивыми к механическому воздействию, т. е. травмированию. Следует отметить, что в возникновении заболеваний при мышечной перегрузке (переутомлении) определенную роль, по-видимому, играют индивидуальные морфологические особенности тех органов и систем, на которые приходится основная нагрузка. Эти особенности могут проявляться, например, в неодинаковом соотношении медленных и быстрых волокон в одной и той же мышце у разных людей (С. Во85о, Р. V. Копи, , и др.).

А. Нап§еп5  отметил, что чрезмерные нагрузки оказывают на ткани деструктивное действие. На фоне таких нагрузок создаются условия, в которых блокируются основные системы обеспечения гомеостаза: системы трофических связей и системы регуляции роста и цитодифференцирования тканей. Результатом является разбалансирование морфофункциональных отношений, которое, приняв необратимый характер, может привести к развитию патологии.

Менее продолжительная, но напряженная нагрузка (до изнеможения) на велоэргометре приводит к значительным сдвигам в ультраструктуре различных компонентов мышечного волокна (В. Ф. Кондаленко,). В. I. СозиЬе и соавт.  отметили снижение pH мышц и повышение лактата в биоптантах мышц голении бедра после интенсивных физических нагрузок.

Анализируя причины разрыва мышц и сухожилий, М. Benassy (1963) пришел к выводу, что предшествующий ему артериит вызывает местную ишемию.

П. 3. Гудзь  обнаружил, что прв хроническом переутомлении происходит не только паралич сжимателей артерио-венозных анастомозов, но и денервация некоторых участков сосудов, в результате чего возникают выраженные дистрофические и деструктивные изменения части мышечных волокон.

Имеются данные о том, что раннее развитие дистрофических изменений в некоторых мышцах (надостной, подостной и др.) связано с наличием в этой области “бессосудистой зоны” (J. В. Rathburt et. al ).

В мышцах, подвергшихся длительным и предельным нагрузкам, выявляется обычно значительное замедление (в 2—3 раза) местного тканевого кровотока (В. И. Дубровский, 1980, 1982; Н. Hirsche, P. Gaetgens, ) и развитие кислородной недостаточности.

При повреждениях мышц наблюдается несинхронность развития очагов травмы и их морфологическая неоднородность. Выраженная стадийная и типовая гетерогенность повреждений является следствием функциональной и морфологической гетерогенности мышц.

Экспериментально показано, что при действии раздражителей на мышцы из них могут выходить белки, аминокислоты, креатин и другие вещества, причем процесс этот сопровождается развитием контрактуры.

Предрасполагающим фактором к разрыву мышц являются утомление, потеря эластичности, мышечные боли (FroimsonА. I, ). Р. Е. Me. Master  в эксперименте растягивал мышечно-сухожильные элементы и отметил, что нормальное сухожилие не разрывалось, отрыв происходил в месте его прикрепления или разрывалась сама мышца (обычно в области мышечно-сухожильного соединения).

Н. Grofe рассчитал, что в некоторых ситуациях тяга более 1000 кг не вызывала разрыва ахиллова сухожилия. Сухожилие обычно разрывается в точке наихудшего кровоснабжения. Наиболее часто это бывает у пациентов старше 35 лет, особенно у плохо тренированных людей (Н. Frings, ) и у тех, кто без должной подготовки возобновил интенсивные тренировки или участвовал в соревнованиях.

Постоянное механическое раздражение кожи и подлежащих тканей в зоне залегания синовиальной сумки приводит рано или поздно к ее асептическому воспалению, к образованию серозного или серозно-геморрагического бурсита.

Функциональное перенапряжение в отдельных мышечных группах и сопутствующее ему утомление, протекающее с накоплением недоокисленных продуктов обмена веществ, приводят к изменению коллоидного состава тканей, нарушениям кровообращения, что проявляется клинически болевыми ощущениями и повышенной чувствительностью соответствующих мышц. В этой фазе коллоидных реакций еще не отмечается отчетливых органических изменений в мышцах и возвращение к норме легко осуществимо (Л. Н. Лауцевичус, и др.).

Костная ткань, подобно другим видам соединительной ткани, проявляет свойства анаэробного или гликоли-тического обмена. В ней интенсивно протекают процессы гликолиза. А. И. Кураченков отметил, что главными факторами, обусловливающими прогрессивные морфологические изменения в костной системе, являются раздражение рецепторных приборов, рефлекторная гиперемия и усиление обмена веществ. Эти изменения всегда возникают в результате выполнения спортивных упражнений. 3. С. Миронова и В. А. Семенов отмечают, что при периостеопатии большеберцовой кости происходит резкое нарушение кровообращения.

Среди многих факторов, обусловливающих возникновение деформирующего артроза, немаловажное значение имеет функциональное перенапряжение опорно-двигательного аппарата. Наблюдения Н. М. Голиковой  показали, что более чем у половины больных причиной развития деформирующего артроза коленного сустава является травма. Плечелопаточный периартрит развивается в результате физических перегрузок и хронической микротравматизации (И. Л. Крупко, ).

При чрезмерной физической нагрузке на кость может развиться патологическая функциональная перестройка кости, описываемая в литературе как “перелом от перегрузки”, “перелом от утомления”, “маршевый перелом”.

Таким образом, функциональное перенапряжение и микротравматизация приводят к нарушению питания кости.

К приспособительным реакциям организма можно отнести структурно-функциональные перестройки в опорно-двигательном аппарате, соответствующую реорганизацию систем обеспечения и систем депонирования потенциальных резервов, направленную на повышение энергозатрат, связанных с основным обменом.

Резкое прекращение тренировочных занятий является причиной отклонений ряда параметров внутренней среды и требует соответствующей перестройки взаимоотношений функциональных систем организма для обеспечения компенсаторных реакций. Наблюдаемые при этом сдвиги имеют характер, аналогичный гиподинамии (Н. Е. Панферова, ).

Нерациональное применение физических нагрузок может привести к функциональным перегрузкам, травмам и заболеваниям опорно-двигательного аппарата и явиться значительным тормозом в подготовке спортсменов к ответственным соревнованиям. Чрезмерная физическая нагрузка приводит к обострению хронических заболеваний или к развитию перенапряжения различных органов и систем организма. В настоящее время известим перенапряжения нервной системы, сердца, крови, почек, опорно-двигательного аппарата и т. д.

Установлено, что субмаксимальные динамические нагрузки вызывают перестройку в ткани печени животных (Р.А.Белоножко, ).

У собак, перенесших перетренировку, отмечались морфологические изменения в печени, которые проявлялись главным образом нарушениями кровообращения и дистрофией гепатоцитов (С. С. Полтырев, В. Я. Русин, ).

Исследования А. О. Навроты  показали, что повышенные динамические нагрузки у собак приводят к кровоизлиянию в легких. Микроскопически было обнаружено расширение альвеол и их разрыв. Отмечены точечные кровоизлияния в альвеолярных перегородках и выход эритроцитов в просвет альвеол.

Под влиянием тяжелой физической нагрузки могут происходить изменения функции почек с появлением в моче белка, эритроцитов и даже может развиться острая почечная недостаточность (Г. П. Шульцев, В. В. Несмелова, ; О. В. Кочаровская, С. А. Генина, ; А. Г. Дембо, ; С. Р. Дohcaster, S. Whereat, ).

Гистологические исследования почек собак, подвергшихся чрезмерной статической нагрузке, выявили глубокие структурные изменения в различных частях нефрона. Они выражались в уменьшении размеров почечного клубочка, снижении высоты эпителия проксимальных и дистальных извитых канальцев (С. С. Полтырев, В. Я. Русин, ).

Как отмечают С. Blomgist с соавт., систематические умеренные нагрузки способны повышать транспортные возможности сердечно-сосудистой системы, а ведущим фактором, лимитирующим максимальное потребление кислорода (МПК), является ее способность транспортировать кислород.

При хроническом перенапряжении в условиях ежедневной тренировки в эксперименте отмечаются изменения микроциркуляторного русла перикарда. Скорость кровотока в системе микроциркуляции при этом замедляется в 2 раза по сравнению с контролем. Это вызвано тем, что отток крови уменьшается. Наряду с замедлением кровотока значительно увеличивается приток крови.

Очевидное несоответствие между притоком крови в микроциркуляторное русло и ее оттоком объясняет происходящие изменения сосудов: появление в них извилистости, колбообразных расширений, нарушение проницаемости и выход форменных элементов за пределы сосудистой стенки, нарушение тканевого гомеостаза (С. С. Полтырев, В. Я. Русин).

При мышечной работе расход энергии резко возрастает, в связи с чем более интенсивно протекает процесс окисления веществ в мышечной ткани. Поэтому увеличивается доставка кислорода к скелетным мышцам. Если кислорода для полного окисления веществ не хватает, то оно происходит частично и в организме накапливается большое количество недоокисленных продуктов, таких, как молочная и пировиноградная кислоты. Это приводит к отклонению ряда важных констант внутренней среды организма, что не позволяет ему продолжать мышечную деятельность. В организме образуется кислородный долг, который восполняется в период отдыха. Потребляемый в этот период кислород идет на окисление скопившихся в организме недоокисленных продуктов обмена веществ.

Таким образом, хронические перегрузки, перенапряжения при занятиях спортом повышают угрозу травмирования и возникновения посттравматических заболеваний у спортсменов. Даже самые “легкие” травмы порой приводят к осложнениям и посттравматическим заболеваниям и, естественно, влияют на спортивную работоспособность.

В настоящее время очевидны негативные последствия больших физических нагрузок и растущая необходимость в их ликвидации и профилактике. Вот почему профилактические и реабилитационные мероприятия входят в комплекс подготовки спортсменов. К сожалению, методы профилактики и нормализации функционального состояния спортсменов после больших физических нагрузок изучены еще недостаточно.