Кардиореспираторная система и ее функции кратко

Обновлено: 05.07.2024

Проблема адаптации является значимой для физиологии труда и спорта. Ее изучение целесообразно проводить на примере исследования кардиореспираторной системы. Наше исследование направлено на выявление современных научных подходов к изучению кардиореспираторной системы при адаптации к двигательной деятельности.

Введение. Проблема адаптации к различным видам двигательной деятельности является ключевой для физиологии труда и спорта, т.к. разнообразные ее виды предъявляют к организму человека неодинаковые требования, состоящие в получении необходимого количества энергии для выполнения работы. Процесс обеспечения организма энергией происходит в течение всей жизни - аэробным или анаэробным путем. Если он идет с участием кислорода, то ведущим системообразующим фактором в адаптационной перестройке организма являются аэробные реакции [4, 7, 9]. Эту функцию в организме выполняют кровообращение и дыхание, которые составляют кардиореспираторную систему. Формирование ее протекает в результате естественного роста и развития в постнатальном онтогенезе и двигательной деятельности [2, 3, 6].

Целью исследования явилось выявление современных научных подходов при изучении кардиореспираторной системы во время адаптации к двигательной деятельности.

Методика и организация исследования. Нами обследовались спортсмены в возрасте 15-60 лет, занимающиеся видами спорта на выносливость. В качестве функциональной пробы применялось активное изменение положения тела. Работу на велоэргометре мощностью 200 Вт мы рассматривали как пороговую, а нагрузку мощностью 300 Вт – как максимальную. В исследованиях использовали неинвазивные методы, на которые в свое время обратил внимание И.П.Павлов. Определение показателей частоты сердцебиений и сердечного выброса производили методом тетраполярной грудной реографии по Кубичеку [8], в модификации Ю.С.Ванюшина [3]. Величины частоты дыхания, дыхательного и минутного объемов дыхания определяли пневмотографическим способом. Показатели газообмена измеряли при помощи газоанализаторов на кислород и углекислый газ. Коэффициент использования кислорода (КИО2) и артерио-венозную разницу по кислороду (АВРО2) находили расчетным путем. Одновременная регистрация всех этих показателей во время двигательной деятельности обеспечила комплексность наших исследований [2, 3, 5].

Результаты исследования и их обсуждение.

В результате исследования выявлены компенсаторно-адаптационные реакции кардиореспираторной системы и их значение при различных функциональных пробах и нагрузках. При смене положения тела, а такую нагрузку можно рассматривать как минимальную, целый ряд параметров кардиореспираторной системы принимает участие в компенсаторно-адаптационных реакциях, и в этом случае нельзя выделить основной фактор в адаптации. Работу на велоэргометре мощностью в 200 Вт можно принять за пороговую нагрузку, в результате которой выявлены базовые системы и функции организма спортсменов, занимающихся видами спорта на выносливость, и их участие в компенсаторно-адаптационных реакциях зависит от возраста спортсменов. В некоторых случаях нами наблюдалось увеличение нескольких показателей кардиореспираторной системы, что проявилось в группе спортсменов, имеющих высокие тотальные размеры тела при индивидуально подобранной велоэргометрической нагрузке, мощность которой доходила до 300 Вт. Такая нагрузка рассматривалась нами как максимальная, в результате которой нарастает напряжение двигательной мускулатуры и миокарда.

Следующим этапом наших исследований было выявление ведущих механизмов, направленных на обеспечение организма кислородом. Результаты наших исследований показали, что при мышечной деятельности снабжение организма кислородом находится от возрастных особенностей спортсменов. К наиболее совершенным можно отнести механизмы, связанные с увеличением показателей МОК и КИО2 (табл.), которые характерны для групп юношей и взрослых спортсменов, а для групп подростков и спортсменов в возрасте 36-60 лет - с повышением величин МОД. Для того, чтобы судить об эффективности кислородного обеспечения, целесообразно введение комплексного показателя, учитывающего реакцию сердечно-сосудистой и дыхательной систем. За критерий оценки взаимодействия этих систем предлагаем коэффициент кардиореспираторной системы, который с увеличением мощности работы снижался. Наиболее значительное снижение проявилось в группах подростков и спортсменов 36-60 лет, что свидетельствует у них ведущей роли дыхания в обеспечении организма кислородом. Это считается малоэффективным способом, т.к. большая часть кислорода, доставляемая в организм, идет на удовлетворение энергетических потребностей мышц дыхательной системы.

Показатели сердечно-сосудистой и дыхательной систем при нагрузке ступенчато-повышающейся мощности в группах спортсменов, занимающихся видами спорта на выносливости


Спирография является доступным и высокоинформативным методом исследования функции внешнего дыхания (ФВД) у детей и подростков (Е.В. Полухина, 2004; С.В. Куприянов, 2005; О.Ф. Лукина, 2005; Ю.Л. Мизерницкий, С.Э. Цыпленкова, 2007; S. Davis, 2006; I. Dundas, 2006). Большой статистический разброс показателей ФВД характерен для подростков. Это может отражать пластичность и приспособляемость подросткового организма к меняющимся условиям среды (О.Ф. Лукина, И.С. Ширяева, 1999; Н.Г. Колегова, 2002; О.Ф. Лукина, Д.Е. Бостанов, 2012; K.N. Hsu, D.E. Jenkins, 1999). У подростков периоды быстрого роста сменяются периодами относительного замедления, когда происходит совершенствование функциональных параметров. Нормативные величины, отражающие функциональное состояние организма, коррелируют с наследственной предрасположенностью, конституциональными особенностями, возрастом, гендерными различиями, этническим происхождением, регионом проживания и экологической обстановкой (М.И. Анохин, 2003; К.Л. Поповян, А.В. Кондрашев, Н.В. Дроботя, 2004; Ю.Д. Карпенко, 2005; М.П. Луценко, 2006; A.L. Coates, K.J. Desmond, D. Demizio et al., 1994; S.J. Cross, M.D. Debra, 1998; J. Kivastik, P. Kingisepp, 2001; P.S. Raju, K.V. Prasad, Y.V. Ramana еt al., 2005). У представителей экваториальной расы легочные объемы на 10–15 % ниже показателей у белых (Y. Trabelsi, Z. Tabca, J. Richalet et al., 2007). На севере у здоровых подростков спирографические показатели выше, чем в средней полосе России, а на юге показатели несколько ниже (И.М. Анохин, 2000). При оценке ФВД у ливийских детей установлено, что дети из Ливии имеют форсированную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ) и объем форсированного выдоха за 1 с (ОФВ1) на 20 % меньше, чем показатели иорданских детей (B.M. Al-Riyami, O.A. Al-Rawas, M.O. Hassan, 2004). По данным Е.В. Крукович, Г.Н. Бондарь (2011) снижение жизненной емкости легких (ЖЕЛ), ФЖЕЛ и ОФВ1 выявляется у подростков 10–17 лет, проживающих в Приморском крае. Скрытая бронхообструкция диагностируется у 27 % подростков.

Между органами дыхания и ССС существует очень тесная анатомическая взаимосвязь. Сердечно-сосудистая система имеет большое значение в компенсации первичных нарушений функционального состояния органов дыхания (В.А. Домарацкий, 2010). В функциональном плане органы дыхания и кровообращения представляют единую кардиореспираторную систему (К.В. Судаков, 2000; В.Н. Лучанинова, Е.В. Крукович, М.М. Цветкова и др., 2007). Её составляющие находятся в постоянном взаимодействии. Изменения одной системы ведут к изменениям другой, имея в основе компенсаторный характер, направленный на сохранение постоянства внутренней среды организма (И.С. Ширяева, Б.П. Савельев, О.О. Куприянова, 2000; Е.М. Хурс, А.В. Поддубная, 2011). В тех случаях, когда действующий фактор превышает адаптационные возможности кардиореспираторной системы, возникает патологический процесс, включающий как функциональные, так и структурные нарушения (И.С. Ширяева, Б.П. Савельев, 1999; С.С. Острополец, 2009).

Вегетативная нервная система (ВНС) обеспечивает согласованное действие органов и систем при различных неблагоприятных воздействиях. ВНС адаптирует функции внутренних органов к изменениям внешней среды, обеспечивая вегетативный гомеостаз. Состояние ВНС во многом определяет уровень функциональных резервов организма (А.М. Вейн, 2003). Вегетативная сфера в пубертатном периоде является наиболее ранимой и определяет особенности состояния здоровья. Различным функциональным и патологическим состояниям соответствуют определенные уровни функционирования организма (В.Р. Вебер, 1983). В физиологических условиях усиление воздействий одного из отделов ВНС приводит к компенсаторному напряжению в регуляторных механизмах другого, что переводит систему на новый уровень функционирования, восстанавливая соответствующие гомеостатические параметры. Здоровый организм отвечает на стрессорное воздействие обычным напряжением регуляторных систем. Напряжение компенсаторных механизмов имеет разную степень. Оно может быть высоким даже в условиях покоя, что указывает на недостаточность функциональных резервов. Это выражается в высокой стабильности сердечного ритма, характерной для повышенного тонуса симпатического отдела ВНС. Дыхательная система рассматривается как элемент обратной связи в автономном контуре регуляции сердечного ритма (Р.М. Баевский, 2003). Судить о степени напряжения регуляторных систем можно путем изучения содержания в крови гормонов адреналина и норадреналина, по изменению диаметра зрачка, по величине потоотделения и другим признакам. Однако, наиболее простым и достоверным методом, позволяющим вести динамический контроль, является математический анализ ритма сердца (Р.М. Баевский, А.П. Берсенева, 1997; С.В. Яхонтов, Т.В. Ласукова, 2007).

Учебная деятельность у подростков характеризуется увеличением интенсивности обучающих программ, что приводит к формированию долговременной пассивной адаптации и возникновению функциональных нарушений (А.А. Псеунок, 2005, 2008; О.Т. Тухтаева, А.В. Алимов, М.Н. Каримова, 2011). Число подростков с недостаточным и смешанным типом вегетативного обеспечения деятельности увеличивается. Это указывает на неустойчивость и снижение у них адаптивных возможностей организма (Т.Г. Шанина, О.М. Филькина, Е.А. Воробьева и др., 2011). Показатели КИГ адекватно отражают состояние вегетативной нервной системы (ВНС) (А.Л. Похачевский, 2010). Они несут существенную информацию о реактивности подросткового организма при различной соматической патологии, в генезе которой первостепенное значение имеет вегетативный дисбаланс (А.А. Григорьева, Т.Б. Панкова, Н.К. Григорьева, 2001). Вегетативные дисфункции необходимо рассматривать как риск развития психосоматических заболеваний, таких как нейродермит, язвенная болезнь желудка и 12-типерстной кишки, патологии сердечно-сосудистой системы (С.М. Кушнир, 2001; С.М. Кушнир, Л.К. Антонова, 2007). Вегетативная дисфункция характерна для подростков с первичным пролапсом митрального клапана, марфаноидной внешностью и признаками системного вовлечения соединительной ткани (С.В. Реева, Э.Г. Малев, И.А. Панкова и др., 2013). Изменения показателей КИГ, включающие уменьшение вариационного размаха, увеличение амплитуды моды, индекса напряжения выявляются у детей и подростков с острыми заболеваниями органов дыхания. С улучшением состояния уменьшается степень напряжения компенсаторных механизмов организма, снижается уровень функционирования центрального контура регуляции ритма сердца и уменьшаются значения индекса напряжения (Н.А. Тютикова, 1999). Подростки с кардиореспираторной патологией имеют определенные характеристики соматотипа, включающие микросоматотип, дисгармоничное развитие и низкие значения функциональных показателей (И.В. Забелина, А.Ф. Бабцева,
Е.Б. Романцова, 2011). Снижение физической работоспособности на фоне преобладания активности симпатического отдела нервной системы выявлены у курящих подростков (В.А. Домарацкий, А.Г. Автандилов, 2010).

Недостаточная компетентность компенсаторно-приспособительных механизмов у подростков приводит к развитию пограничной патологии, основным проявлением которой является синдром вегетативной дистонии. Стадии развития синдрома вегетативной дистонии можно определить по показателям кардиоинтервалографии. При амплитуде моды меньше 23 % и вариационном размахе меньше 0,27 диагностируется стадия относительной компенсации. При амплитуде моды больше 23 % возможна диагностика стадии компенсации и стадии симпатической ирритации в зависимости от значений вариационного размаха. При вариационном размахе меньше 0,26 устанавливается стадия симпатической ирритации, а при вариационном размахе больше 0,26 определяется стадия компенсации (Л.К. Антонова, 2005)

Функциональное состояние кардиореспираторной системы зависит от конституционального типа обследуемых (И.В. Забелина, А.Ф. Бабцева, Е.Б. Романцова, 2011). Подростки с макросоматотипом имеют более высокие величины ЧСС и АД, что указывает на напряжение в функционировании ССС (О.П. Бартош, А.Я. Соколов, 2006). Кроме того, авторами отмечено снижение бронхиальной проходимости у подростков с макросоматотипом в зимне-весенний период. Изучение исходного вегетативного тонуса и вегетативной реактивности у детей и подростков различных морфофенотипов показало их различия. Дети с мезосоматотипом являются более вегетостабильными как в покое, так и при нагрузке. Микросоматотип характеризуется наиболее низкими показателями моды и вариационного размаха по данным КИГ, что свидетельствует о высокой активности симпатического звена ВНС и центрального контура регуляции ритма сердца. При макросоматотипе регистрируются более низкие показатели амплитуды моды и индекса напряжения, более высокие показатели моды и вариационного размаха, что указывает на преобладание вагусно-холинергических влияний на деятельность сердца (А.А. Яйленко, 2000). Морфофункциональные особенности организма тесно связаны с резервными возможностями кардиореспираторной системы (И.В. Дмитриева, О.С. Глазачев, 2000). Так, у различных этносов Якутии высокие резервные возможности организма сочетаются с низким ростом, нормостеническим типом телосложения, нормотоническим типом вегетативной регуляции, экономичностью гемодинамического и напряжением респираторного компонентов кардиореспираторной системы в покое и при нагрузке. У юношей-якутов поддержание гемодинамического гомеостаза при ортостатическом воздействии достигается за счет выраженного снижения парасимпатических влияний без существенного вовлечения активности симпатического отдела ВНС, что свидетельствует о высоких резервах регуляции системы кровообращения (С.М. Дмитриева, 2011). Высокие резервные возможности организма, характеризующиеся вегетативным равновесием, выявлены у высокорослых европеоидов. Высокие значения работоспособности у них были достигнуты при умеренном напряжении гемодинамики и наиболее экономичном участии дыхательной системы (Г.К. Степанова, 2005).

Дисфункции вегетативной нервной системы играют важную роль в формировании патологии органов пищеварения (П.Л. Щербаков, А.А. Звягин, Д.В. Печкуров и др., 2007; H.P. Mosiienko, 2008). У детей и подростков с гастритами, гастродуоденитами, язвенной болезнью наблюдается дисбаланс вегетативной регуляции с исходной ваготонией по результатам КИГ. У подростков с хроническими гастродуоденитами (ХГД) в период обострения регистрируются высокие показатели активности симпатического отдела вегетативной нервной системы. Асимпатикотоническая реактивность с резким напряжением адаптационных механизмов чаще встречается у подростков с эрозивной формой ХГД в период обострения (А.В. Ануфриева, С.В. Ануфриев, О.А. Лебедько и др., 2011). По данным И.И. Ивановой, С.Ф. Гнусаева (2010), вегетативная дисфункция способствует развитию патологического гастроэзофагального рефлюкса (ГЭР). При этом для детей с кислым ГЭР характерны ваготония и гиперсимпатикотоническая вегетативная реактивность. У больных с щелочным ГЭР преобладают симпатические влияния. Сахарный диабет (СД) является тяжелым хроническим заболеванием, приводящим к истощению адаптационных механизмов организма (Н.В. Николаева, Н.В. Болотова, В.Ф. Киричук и др., 2009).

Большое количество работ посвящено изучению функционального состояния кардиореспираторной системы при различной соматической патологии. Изучение вегетативного гомеостаза у подростков с артериальной гипертензией (АГ) показало, что преобладают пациенты с исходным вегетативным тонусом эйтонией. Гиперсимпатикотоническая вегетативная реактивность при переходе в вертикальное положение регистрируется почти у 1/3 подростков с АГ. При этом, у многих пациентов отмечается несоответствие исходного вегетативного тонуса и показателей вегетативной реактивности, что свидетельствует о напряжении центральных регуляторных механизмов компенсации и снижении адаптационных возможностей ССС (В.О. Чурилова, 2011).

Таким образом, кардиореспираторная система является важнейшей физиологической системой, определяющей физическую и умственную работоспособность и адаптационные возможности при различных воздействиях на организм. Имеющиеся данные свидетельствуют о напряжении адаптивно-компенсаторных механизмов и снижении функциональных резервов кардиореспираторной системы у детей и подростков. Данные состояния приводят к развитию психосоматической патологии, неустойчивости к стрессам и росту заболеваемости.

Читайте также: