ОСОБЕННОСТИ ЭКСТРАКАРДИАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИЙ СЕРДЦА В ПЕРЕХОДНЫХ ПЕРИОДАХ ОТ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ПОКОЯ К МЫШЕЧНЫМ НАГРУЗКАМ

СПОРТИВНАЯ МЕДИЦИНА И ФИЗИОЛОГИЯ

Abstract

PECULIARITIES OF EXTRACARDIAC REGULATION OF HEART'S FUNCTIONS IN TRANSITIONAL PERIODS FROM PHYSIOLOGICAL REST TO MUSCLE LOADINGS

R.A. Abzalov, doc. hab. biol., professor

R.R. Abzalov

Stale pedagogical university, Kazan

Key words: physical loadings, physiological rest, transitional periods, extracardiac regulation.

The purpose of this study was to reveal the peculiarities of the extracardiac regulation of heart's functions by the sympathical and parasympathical systems as well as the volumes of circulating blood in nonmature rats.

The results of the experiments allow to analyse the peculiarities of the extracardiac mechanisms of the hearts functions' regulation at the transient periods between the rest and the muscle loadings.

But there many factors that are to be studied in connection with the discussed problem.

ОСОБЕННОСТИ ЭКСТРАКАРДИАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИЙ СЕРДЦА В ПЕРЕХОДНЫХ ПЕРИОДАХ ОТ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ПОКОЯ К МЫШЕЧНЫМ НАГРУЗКАМ

Доктор биологических наук, профессор Р.А. Абзалов,
P.P. Абзалов

Педагогический университет, Казань

Ключевые слова: физиологический отдых, физические нагрузки, переходные периоды, экстракардиальная регуляция.

Педагогические аспекты перехода организма человека от физиологического покоя в состояние мышечной деятельности различной мощности достаточно убедительно разработаны главным образом отечественными учеными [13, 14]. К тому же биологические особенности переходных процессов от одного физиологического состояния в другое можно считать не менее основательно исследованными [5, 8 и др.]. Известно, что в основе педагогических процессов лежат биологические и именно они обеспечивают морфологическое и функциональное совершенствование, позволяют организовать педагогическую деятельность на оптимальном уровне. К сожалению, физиологические особенности переходных процессов от покоя к мышечной деятельности в развивающемся организме недостаточно исследованы. В то же время спортивная деятельность охватывает в большей степени неполовозрелый возраст. Физиологической системой в организме, наиболее оперативно реагирующей даже на незначительное мышечное усиление, является сердечно-сосудистая система. При одной мысли о предстоящей работе организма человек приходит в состояние "оперативного покоя" (по Ухтомскому). Это состояние можно считать промежуточным между физиологическим покоем и предрабочим (предстартовым) состоянием. При этом, как правило, увеличивается ЧСС и бывает несколько менее выражена реакция ударного объема крови. В начале выполнения мышечных нагрузок, а также в процессе тренировки хронотропные и инотропные функциональные показатели сердца изменяются по-разному. ЧСС увеличивается в зависимости от мощности выполняемой физической нагрузки и уже через несколько секунд достигает 200 уд/мин. Ударный объем крови, как известно, в условиях физиологического покоя обеспечивает гомеостаз. При мышечных нагрузках, особенно быстро нарастающей мощности, он претерпевает значительные функциональные изменения. По мере повышения мощности выполняемой нагрузки, хотя показатели УОК и увеличиваются, сердце постепенно переходит на режим обеспечения кровью преимущественно тех систем организма, которые испытывают при этом наивысшее напряжение и играют решающую роль в сохранении высокой физической работоспособности.

Вместе с тем крайне слабо изученными остаются проблемы эк-стракардиальных нервно-гуморальных механизмов регуляции функций сердца, особенно ударного объема крови в процессе перехода организма от одного физиологического состояния к другому. В развивающемся организме механизмы регуляции функций сердца в процессе перехода от физиологического покоя к предрабочему состоянию и от него к выполнению мышечных нагрузок различной мощности остаются малоисследованными, и изменение самих функций сердца при этом еще мало изучено. Значительными вкладами в решение этого вопроса можно считать усилие исследователей по моделированию различных ситуаций мышечных нагрузок путем стимуляции симпатических и парасимпатических систем в опыте на животных, а также изучение роли экстракардиальных механизмов регуляции хронотропной функции, закономерностей изменения ударного и минутного объемов крови в растущем организме, о чем свидетельствуют результаты исследований в нашей лаборатории физиологии физических упражнений [1, 2, 6, 7, 9, 10, 15-17]. В связи с этим заслуживает особого внимания закономерность симпатической и парасимпатической регуляции хронотропной функции, а также ударного и минутного объемов крови в развивающемся организме. Как известно, стимулирование функциональной активности симпатической системы введением норадреналина вызывает значительное увеличение ЧСС, а ацетилхолин, наоборот, способствует ее уменьшению. При одновременном введении в яремную вену норадреналина и ацетилхоли-на увеличение ЧСС у крысят 3-недельного возраста на 16% больше, чем при воздействии только норадреналина. У 10-недельных крысят после одновременного введения ацетилхолина и норадреналина ЧСС увеличилась на 27% по сравнению с результатом при введении только норадреналина. На основании этих данных можно уверенно говорить об ускорящей роли парасимпатической системы для хронотропной функции сердца в начальной стадии его стимуляции. Реакция ЧСС на введение норадреналина наблюдается через 10с. В то же время сердце реагирует увеличением ЧСС сразу же после введения ацетилхолина. В процессе введения только ацетилхолина часто приходится наблюдать кратковременное увеличение ЧСС, т.е. уменьшение продолжительности нескольких циклов сердцебиений. Затем уже происходило стабильное урежение ЧСС. При одновременном введении ацетилхолина и норадреналина возникает эффект наложения реакции. Возникающая реакция ускорения ЧСС в начале воздействия ацетилхолина развивается введением норадреналина, т.е. наблюдается ускорение хронотропной функции сердца. Очевидно, это происходит при выполнении мышечной нагрузки. Поскольку положительная хронотропная реакция сердца развивается сразу же после воздействия ацетилхолина, можно считать вероятной его стимулирующее воздействие на ЧСС. Ускоряющую роль парасимпатической системы сердца в деятельности подчеркивали ряд авторов [12, 18]. Но это предположение нашло свое экспериментальное подтверждение в наших исследованиях, особенно в возрастном аспекте. Следовательно, ацетилхолин способствует первоначальному ускорению деятельности сердца, а норадреналин развивает данную положительную хронотропную реакцию, начиная уже с относительно повышенного уровня. Благодаря этому, как нам кажется, достигается значительное ускорение деятельности сердца во время мышечных нагрузок.

В следующей серии исследований нами изучалась реакция ударного и минутного объемов крови при одновременном введении в яремную вену ацетилхолина и норадреналина (по 0,5+0,5 объемов). Следует отметить, что результаты этих опытов - совершенно новые и публикуются впервые [2]. Они имеют важное теоретическое значение в понимании особенностей регуляции инотропной функции сердца в условиях переходных процессов при мышечных нагрузках.

При одновременном воздействии норадреналина и ацетилхолина на сердце неполовозрелых крысят ударный объем крови возрастает. Этот сдвиг у 3-недельных крысят на 35% больше, чем при введении только норадреналина. А у крысят 10-недель-ного возраста реакция ударного объема крови на совместное введение ацетилхолина и норадреналина в основном такая же, что и после раздельного введения норадреналина. Следовательно, эффект первоначального увеличения УОК при воздействии ацетилхолина с возрастом у животных не обнаруживается. По хронотопной функции сердца данный эффект отчетливо проявляется и даже усиливается. В опытах с совместным введением ацетилхолина и норадреналина на фоне блокады ад-ренергических и холинергических влияний нам удалось установить механизмы реализации ускоряющего и усиливающего эффектов деятельности сердца в развивающемся организме. При блокаде симпатических влияний на сердце эффект его ускорения и усиления деятельности при совместном введении ацетилхолина и норадреналина не развивается. В то же время атропинизация не вызывает каких-либо изменений в реакции деятельности сердца при совместном введении ацетилхолина и норадреналина. Следовательно, положительная хронотропная реакция сердца и увеличение ударного объема крови при совместном введении ацетилхолина и норадреналина развивается при целостности симпатической регуляторной системы. Таким образом, ускоряющий и усиливающий эффекты деятельности сердца в развивающемся организме при воздействии ацетилхолина реализуются через ад-ренергические пути. Положительные инотропные эффекты блуждающего нерва, реализованные через адренергические пути, отмечали ряд авторов [4, 11, 18]. Следовательно, в целостном организме сложные взаимодействия симпатического и парасимпатического регуляторного влияния на сердце в условиях выполняемой мышечной деятельности представляются в таком виде: парасимпатическая система обеспечивает начальное ускорение и усиление деятельности сердца, а симпатическая - стимулирует дальнейшее более выраженное изменение функциональных показателей развивающегося сердца, ибо симпато-адреналовая система обладает более мощным мобилизирующим свойством. Вместе в тем данное заключение не нашло подтверждения в наших дальнейших опытах. Изучение роли экстракарди-альных методов регуляции функций сердца непосредственно в условиях выполнения мышечной нагрузки весьма проблематично, тем не менее проведенные нами исследования в какой-то мере приближают к решению данной проблемы [3 и др.]. Крысят 3- и 10-недельного возраста заставляли в ванне выполнять плавательную нагрузку до предела. Непосредственно перед началом ее выполнения, а также через каждые 30 мин плавающим животным вводили внутрибрюшинно пропранолол в концентрации 0,1 мг на 100 г массы тела для блокады симпатических влияний. Для включения активности парасимпатической системы также внутрибрюшинно вводили сернокислый атропин (0,1% в концентрации 0,3 мг/100 г массы тела). Предельное время плавания с отягощением, равным 5% от массы тела, определяется тем моментом, когда животное становится неспособным подниматься на поверхность воды и продолжать работу. Время предельного плавания у крысят 3-недельного возраста составило 164,25±5,38 мин, а 10-недельных - 340,75±6,48 мин. В условиях непрерывной блокады симпатических влияний у 3-недельных крысят установили значительное снижение предельной мышечной работоспособности по сравнению с интактными животными того же возраста на 87,11 мин, т.е. на 53%. У 10-недельных крысят обзидановая блокада вызвала уменьшение времени предельного плавания на 292,2 мин, т.е. на 86%. Блокада парасимпатических влияний атропином у 3-недельных крысят вызвала уменьшение времени предельного плавания на 31% по сравнению с данными интактных животных того же возраста. У 10-недельных крысят время предельного плавания после атропиновой блокады уменьшилось на 284,32 мин, т.е. на 85%, почти так же, как и после обзидановой блокады. В результате наших исследований была установлена предельная мышечная работоспособность крысят в условиях целостности симпатических и парасимпатических механизмов регуляции. Блокада одного из отделов вегетативных регулирующих систем вызывает снижение показателей мышечной работоспособности. При этом выраженность изменений времени предельного плавания у 3-недельных крысят после обзидановой блокады выше, чем при атропиновой блокаде. У 10-недельных крысят блокада функционирующей активности обоих отделов вегетативной нервной системы вызывает в основном одинаково выраженное уменьшение времени предельного плавания. У тренированных крысят блокада симпатических влияний вызывает более выраженное уменьшение времени предельного плавания по сравнению с изменением его показателей при атропиновой блокаде.

Таким образом, результаты проведенных нами серий опытов в значительной степени позволяют судить об особенностях проявления роли эк-стракардиальных механизмов регуляции функций сердца в процессе перехода от физиологического покоя к мышечным нагрузкам. Вместе с тем даже в наших опытах не все хорошо согласуется. Следовательно, в данной проблеме многое остается еще неясным и требует-изучения.

Литература

1. Абзалов Р.А. Движение и развивающееся сердце. М., 1985, с. 90.

2. Абзалов Р.А. Регуляция функций сердца неполовозрелого организма при различных двигательных режимах: Докт. дис., Казань. 1986.

3. Абзалов Р.А. Регуляция функций сердца неполовозрелого организма в условиях предельных мышечных нагрузок. - В сб.: Растущий организм в условиях мышечной деятельности. Казань, 1990.

4. Алипов Н.Н. Механизмы положительных инотропных и хронотропных влияний блуждающих нервов на сердце: Автореф. канд. дис. М., 1985.

5. Бальсевич В.К. Выявление и развитие спортивных талантов. - В сб.: Современные достижения спортивной науки. С-Пб., 1994, с. 3.

6. Васенков Н.В. Влияние резко усиленной двигательной активности на регуляцию функций сердца растущего организма: Канд. дис. Казань, 1995.

7. Вахитов И.Х. Влияние двигательных режимов на функции сердца растущих крысят: Автореф. канд. дис. Казань, 1993.

8. Воробьев А.Н. Тяжелоатлетический спорт: Очерки по физиологии и спортивной тренировке. 2-е изд. - М.: ФиС, 1997, с. 225.

9. Гильмутдинова Р.И. Влияние экзогенных норадреналина и ацетилхолина на сердце крысят, развивающихся при различных двигательных режимах: Автореф. канд. дис. Казань, 1991.

10. Зиятдинова А.И. Реакция функций сердца крысят, развивающихся в условиях гипокинезии и мышечной тренировки: Автореф. канд. дис. Казань, 1994.

11. Косицкий Г.И. Афферентная система сердца. - М.: Медицина, 1975, с. 225.