81. Физиологические реакции на труд. Мышечное сокращение, потребление кислорода, энерготраты. Реакция сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем.

Все виды работ осуществляются человеком при участии определенных групп мышц. Для выполнения работы мышцы затрачивают определенное количество энергии, пополнение которой происходит за счет потребления питательных веществ, поступающих постоянно с кровотоком. Этим же кровотоком от работающих мышц уносятся отработанные вещества – продукты окисления. Этот сложный биохимический процесс происходит посредством ряда промежуточных реакций, при участии других веществ и под влиянием так называемых ферментов, играющих роль ускорителей реакций. Конечным продуктом биохимических процессов в работающей мышце является молочная кислота, которая окисляется и удаляется кровотоком.

В состоянии покоя для работы мышц и внутренних органов человек в среднем потребляет кислорода 200-250 см²/мин. Это называется основным обменом. При выполнении какой-либо физической работы окислительные процессы в организме усиливаются за счет включения в работу дополнительных групп мышц, и, следовательно, увеличивается потребление кислорода. По потреблению кислорода в единицу времени можно судить о тяжести выполняемой физической работы. Физические работы условно принято делить на три группы по степени их тяжести. В основе такого деления лежит потребление кислорода как один из доступных для измерения и объективных показателей энергетических затрат. К числу легких относятся такие работы, при которых потребление кислорода не превышает 0,5 л/мин, то есть не более чем в 2-2,5 раза выше основного обмена (в полном покое). При работах средней тяжести потребление кислорода – от 0,5 до 1,0 л/мин. Тяжелые работы требуют потребления кислорода выше 1,0 л/мин. Нередко эти показатели потребления кислорода пересчитывают в энерготраты, что соответственно равно: для легкой работы – до 150 ккал/ч, для средней – 150-250 ккал/ч, для тяжелой – более 250 ккал/ч.

Для увеличения доставки кислорода и других питательных веществ, а также для удаления быстро накапливающейся молочной кислоты в работающих мышцах сердечно-сосудистая система увеличивает кровоток. Этот процесс идет в двух направлениях: учащения числа сердечных сокращений за единицу времени (пульса) и увеличения объема каждого сердечного сокращения.

В нормальных условиях сердце взрослого здорового человека проталкивает около 70 см³ крови за каждое сокращение (ударный объем) и делает за 1 минуту 60-70 таких сокращений. При тяжелой работе количество крови, проталкиваемое сердцем за одно его сокращение, может увеличиться до 130- 150 см³, а частота сокращений – до 150-170 ударов в минуту, а иногда и более.

Увеличение количества крови, проталкиваемой сердцем через всю сосудистую систему за единицу времени, вызывает повышение кровяного давления в этих сосудах. При тяжелых работах максимальное кровяное давление иногда повышается до 170-180 мм рт. ст., в то время как в норме у здорового человека средних лет оно равно 120-140 мм.

Несмотря на мобилизацию столь больших резервов сердечно-сосудистой системы, поддержание нормальной мышечной работы на должном уровне сколько-нибудь длительное время не может быть обеспечено, так как вскоре снижается насыщение крови кислородом и в мышцах ощущается его недостаток. Пополнение кислорода в подобных случаях осуществляется посредством учащения дыхания и увеличения его глубины. Так, в нормальном состоянии у взрослого человека бывает 16-20 дыханий в минуту, при этом через легкие проходит 6-8 л воздуха (легочная вентиляция). При тяжелых работах частота дыханий может увеличиться до 30-40 и более дыханий в минуту, а легочная вентиляция – до 40-60 л/мин. Вследствие усиленной работы мышц молочная кислота и другие продукты биохимических процессов постепенно накапливаются в крови и тем самым изменяют ее состав.

Так как процессы окисления в работающих мышцах сопровождаются дополнительной внутренней теплопродукцией, организм перегревается. Для поддержания постоянной температуры тела увеличивается теплоотдача во внешнюю среду главным образом путем усиления потовыделения. Испарение пота охлаждает поверхность тела. Усиленное потоотделение, в свою очередь, ведет к увеличению выделения влаги из организма, что при особо тяжелых и длительных работах может привести к нарушению его водного баланса. Для пополнения влагопотерь рабочие, выполняющие тяжелые физические работы, обычно выпивают большее количество жидкости, чем при легких работах (до 4-5 л за смену).

Таким образом, основными физиологическими реакциями организма на физическую работу являются учащение пульса и повышение кровяного давления, учащение дыхания и повышение легочной вентиляции, изменение состава крови, увеличение потоотделения. Степень изменения этих функций зависит от тяжести работы, ее продолжительности и интенсивности. Изменения постепенно нарастают, доходя до определенного уровня, при котором усиленная работа органов и систем как бы уравновешивается с потребностями организма. С прекращением работы наступает восстановительный период, когда измененные функции постепенно приходят к исходному состоянию, то есть к норме. Продолжительность восстановления различных функций неодинакова: некоторые из них (пульс, кровяное давление, частота дыхания, легочная вентиляция) восстанавливаются в первые 10-15 минут отдыха, другие (состав крови и др.) - в течение 45-50 минут и более. Некоторое запаздывание восстановления измененных функций по сравнению с окончанием работы объясняется тем, что во время мобилизации внутренних ресурсов для выполнения задания происходит обеднение кислородом и другими энергетическими продуктами неработающих тканей и органов, а также поглощение внутренних запасов самих мышечных клеток, которые за счет этих внутренних запасов некоторое время могут функционировать без потребления кислорода (так называемая анаэробная фаза работы мышцы). В мышечных клетках накапливается неокисленная молочная кислота. Для того чтобы пополнить все эти ресурсы и окислить оставшуюся молочную кислоту, организм даже по прекращении работы продолжает потреблять повышенное количество кислорода и заставляет более интенсивно трудиться соответствующие органы и системы.

В случаях, когда тяжелая или продолжительная работа предъявляет особо высокие требования к организму и мобилизация всех имеющихся у него ресурсов не обеспечивает доставку необходимого количества кислорода и других питательных веществ, наступает утомление мышцы. Этому способствует и накопление в клетке молочной кислоты, которая парализует мышцу вследствие прекращения действия ферментов. Весь сложный процесс биохимических реакций в мышечных клетках, мобилизации внутренних ресурсов для выполнения той или иной работы, восстановления измененных физиологических функций направляется и координируется центральной нервной системой, которая с помощью различных органов чувств - анализаторов воспринимает многообразные раздражители - сигналы, анализирует их и направляет необходимые импульсы в соответствующие органы и системы, которые и приводят последние в действие, адекватное полученным сигналам.

Весьма важна роль центральной нервной системы в подготовке соответствующих органов и систем и предварительной мобилизации ресурсов к предстоящему выполнению задания. Так, например, исследования газообмена у человека до начала смены и на протяжении всего рабочего времени показали, что увеличение потребления кислорода начинается уже тогда, когда рабочий только вошел в цех. Следовательно, рабочая обстановка воспринята центральной нервной системой и последней посланы импульсы, подготовившие соответствующие органы и системы к выполнению сменного задания.

Не менее важна роль центральной нервной системы в способности выполнять в течение длительного времени работу на определенном не снижающемся уровне, то есть в работоспособности человека.

с РязГМУ:

Влияние мышечной работы на сердечно-сосудистую систему. Обеспечение газообмена при мышечной работе происходит за счет

увеличения минутного объема.

Увеличение минутного объема реализуется двумя путями:

1. Повышение ударного объема (не более чем в три раза);

2. Учащения сокращений сердца (может достигать 140 - 180 уд./мин.)

При выполнении мышечной работы наблюдается увеличение систолического давления в 1,5-2 раза (иногда при очень интенсивной работе до 180 - 200 мм рт. ст.) и значительный рост пульсового давления.

Влияние мышечной работы на дыхание.

Увеличение интенсивности физической работы вызывает рост газообмена, что выражается в увеличении объема легочной вентиляции и потребления кислорода. Эти физиологические процессы реализуются следующими

путями:

1. Увеличение глубины дыхания;

2. Учащения дыхания;

3. Увеличение общей емкости капилляров.

Влияние мышечной работы на морфологический состав крови и ее

физико-химические свойства.

Работа как раздражитель изменяет количественный и качественный состав периферической крови:

1. Увеличение числа эритроцитов;

2. Повышение содержания гемоглобина;

3. Увеличение регенерации эритроцитов и рост числа ретикулоцитов;

4. Увеличение общего числа лейкоцитов (миогенный лейкоцитоз), нейтрофилия со сдвигом формулы нейтрофилов влево - показатель усиления

функции кроветворных органов, относительная лимфопения;

5. Повышение осмотического давления и вязкости крови