Доктор медицинских наук В.М. Калинин, Кемеровский государственный медицинский институт
Одна из ведущих проблем современной биологии и медицины - изучение закономерностей процессов адаптации и гомеостаза при воздействии на организм различных возмущающих факторов внешней среды. Эти проблемы довольно тесно связаны друг с другом, поскольку в основе адаптации лежит постоянное взаимодействие адаптивных и гомеостати-ческих механизмов регуляции. Причем если первые из них переводят жизнедеятельность организма на новый уровень функционирования, то вторые стабилизируют достигнутое состояние [1, 21-23]. При этом различные гомеостатические механизмы находятся между собой в весьма сложных взаимоотношениях в результате которых взаимная обусловленность и зависимость обеспечивают системный интегральный характер любого приспособительного акта [5].
По современным представлениям [20] гомеостаз целостного организма определяется содружественной деятельностью различных функциональных систем, результатом которых являются гомеостатические константы. Причем представляется принципиально важным подчеркнуть, что в процессе адаптации перестройка систем гомеостаза может осуществляться двумя путями: как изменением структуры включенных механизмов систем регулирования, так и изменением допустимого диапазона регулируемых констант.
Неслучайно физиологическую адаптацию рассматривают как процесс или результат процесса структурно-метаболической организации функций, обеспечивающей восстановление гомеостаза на прежнем уровне или поддержание его на новом уровне [37].
Другими словами, идея постоянства внутренней среды организма вновь приобретает значимость, поскольку под влиянием факторов внешней среды организм способен перейти на новый уровень гомеостаза при возможном изменении области допустимых колебаний системообразующего фактора [28].
Вместе с тем, несмотря на то что, с одной стороны, в механизмах физиологической адаптации установлены принципиально общие звенья, а способность реагировать на различные факторы внешней среды и поддерживать при этом оптимальное постоянство внутренней среды является филогенетически выработанным свойством организма [3, 4, 6, 16, 24, 31, 32, 38, 41]; а с другой стороны - в результате значительных достижений в области, нейрофизиологии, биохимии, молекулярной биологии и других фундаментальных наук наши представления и знания о гомеостазе постоянно дополняются и уточняются и до настоящего времени не могут считаться окончательно сложившимися и завершенными.
Спортивная деятельность, которая включает в себя спортивные тренировки и, особенно, соревновательные нагрузки, вполне может быть отнесена не только к возмущающим, но в подавляющем числе случаев и к стрессорным воздействиям [17], что представляет существенную угрозу нарушения гомеостаза. При этом считается, что необходимым условием развития состояния тренированности является нарушение гомеостаза, когда под влиянием прогрессирующих физических нагрузок создаются физиолого-биохимические предпосылки для адаптивных структурных перестроек в организме. Именно в условиях значительной активации регуляторных механизмов гомеостаза происходит общая мобилизация энергетических, пластических и информационных резервов организма [30].
Актуальность изучения проблемы гомеостаза при мышечной деятельности определяется еще и тем, что состояние внутренней среды связано не только с работоспособностью спортсменов, но и с такими физиологическими представлениями, как утомление, восстановление и профилактика предпато-логических и патологических состояний, которые могут быть следствием срыва адаптационных процессов.
Между тем, как подчеркивает Н.Н. Яковлев [40], при действии на организм довольно сильного раздражителя не всегда имеется возможность для четкого разграничения: либо гомеостатические сдвиги еще представляют собой целесообразную, приспособительную реакцию организма и способствуют организации физиологической активности; либо они уже служат сигналом для прекращения или снижения этой активности. В то же время, если бы эти границы или резервы гомеостаза можно было легко определить, то они служили бы самым точным количественным выражением устойчивости организма, мерой его адаптационных возможностей [2].
Поскольку адаптация к спортивной деятельности обеспечивает в конечном счете динамическое постоянство внутренней среды и является частным случаем адаптации организма человека к необычному по качеству и силе воздействию, то исследование гомеостатических реакций на высоком уровне его функционирования следует считать не только важнейшим аспектом спортивной медицины и прикладной физиологии, но и фундаментальной общебиологической проблемой.
К одному из самых выразительных, жестко гомеостазиро-ванных параметров внутренней среды организма относится кислотно-основное состояние (КОС) крови, изменения которого при мышечной деятельности позволяют судить о метаболическом ответе и адаптационных возможностях работающего организма. Поэтому неслучайно исследования этого важнейшего звена гомеостаза нашли столь широкое признание в области физиологии мышечной деятельности и практике спортивной медицины.
Попытка обобщения и систематизации сведений о КОС крови у спортсменов в связи с мышечной деятельностью уже была сделана в двух обзорных работах [13, 14], поэтому в настоящей статье хотелось бы кратко остановиться на некоторых вопросах дискуссионного характера. На наш взгляд, это касается прежде всего влияния тренировки на величину параметров КОС крови в условиях относительного мышечного покоя, а также величины его сдвигов при предельных, максимальных физических нагрузках в зависимости от уровня тренированности испытуемых.
Как известно, знание четких границ нормы или исходных значений функциональных показателей спортсменов позволяет судить об уровне восстановительных процессов после предшествующей напряженной мышечной работы, с одной стороны, а с другой - является важным критерием донозологической диагностики возможных отклонений в состоянии здоровья.
Исследования уровня функционирования различных органов и систем организма в состоянии покоя важны еще и потому, что дают возможность оценить степень их напряжения при предъявлении к ним минимально возможных требований. Вместе с тем разность уровней их функционирования при максимальных напряжениях и в условиях покоя характеризует физиологические резервы этих систем организма [26].
Многие авторы при исследовании различных параметров крови у спортсменов пользуются нормой, принятой в клинической практике для людей, не занимающихся спортом. Однако в литературе [34, 19] имеются указания, что в процессе адаптации к мышечной деятельности значения некоторых функциональных показателей крови у спортсменов в условиях покоя могут заметно отличаться от принятой в клинике нормы.
Что касается вопроса о величине параметров КОС или буферной системы крови в покое под воздействием тренировочного процесса, то он трактуется в литературе довольно неоднозначно. Проведенные исследования [11, 14] привели нас к убеждению, что на протяжении тренировок величина буферной емкости крови у спортсменов не претерпевает адаптивных изменений. По всей вероятности, изменения емкости буферных систем организма связаны прежде всего с высоким уровнем забуференности не крови, а других тканей, в частности скелетной мускулатуры, особенно при тренировке гликолити-ческой направленности [18, 44]. При этом следует учесть и то, что в буферировании кислых продуктов метаболизма важное значение придается неактивным мышцам [43].
Наряду с этим, несмотря на отсутствие существенных изменений величины буферной емкости крови в условиях покоя в ходе спортивного совершенствования, нельзя отрицать возможности ее временного повышения при тренировке в гипоксических условиях [33, 36, 42], под влиянием фармакологической коррекции тренировочных занятий [14, 15, 35], а также, возможно, в результате чисто перераспределительной реакции крови и при воздействии других факторов.
Выявляемые в некоторых случаях факты незначительного повышения буферных свойств крови у спортсменов, по-видимому, можно отнести к естественным осцилляторным колебаниям параметров КОС крови на фоне нормального функционирования механизмов его регуляции.
Обнаруживаемые подчас незначительные по величине ацидотические сдвиги крови у спортсменов при фоновом функциональном состоянии рассматриваются как следствие недовосстановления после интенсивных тренировочных занятий. Неслучайно такой предтренировочный метаболический ацидоз специалисты [39] считают ранним признаком утомления.
Надо полагать, что указанный ацидотический сдвиг - одна из форм перехода нормы в патологию, то есть донозологическое состояние, поскольку последнее характеризуется изменением уровня функционирования отдельных систем и соответствующего напряжения регуляторных механизмов [9].
Однако нельзя исключить и то, что в отдельных случаях явления повышения кислотности крови в условиях покоя вполне целесообразны, так как они усиливают диссоциацию оксигемоглобина в ходе продолжительного восстановительного периода после предшествующих физических нагрузок и поддерживают таким образом высокое парциальное давление кислорода в артериальной крови при пониженном насыщении гемоглобина кислородом [27].
Следовательно, динамические наблюдения за показателями КОС крови у спортсменов в условиях покоя отражают особенности их текущего функционального статуса, что дает возможность объективно оценить и контролировать процессы адаптации организма к мышечной деятельности.
Безусловно, вопрос об адаптации организма спортсменов к максимальной соревновательной деятельности можно считать одним из центральных в проблеме изучения закономерностей приспособления живых систем к воздействию экстремальных факторов, ибо в этих условиях уровень функционирования различных физиологических систем протекает в зоне предельных напряжений, что создает хорошие предпосылки для изучения реактивных и адаптационных возможностей человека [25, 29] и, следовательно, гомеостатических реакций организма.