"Структурна перебудова м'язової системи під впливом фізичних навантажень"

Вид материала

Содержание

1. Методи дослідження м'язової системи.
Рис.1. Виміру сили м'язів
2. Робоча гіпертрофія м'язової тканини.
3. Перебудова м'язів під впливом статичних і динамічних навантажень.
4. Особливості перебудови кістякових м'язів під впливом фізичних навантажень різної інтенсивності.

Подобный материал:

Дніпродзержинський коледж фізичного виховання

Реферат

на тему: “Структурна перебудова м'язової системи під впливом фізичних навантажень”

Керівник: Єрінова С.Є.

Виконавець: студентка

33 групи Григор’єва Дар’я

м. Дніпродзержинськ

2003 р.

Лекція

Вступ

Методи дослідження м'язової системи:

а) антропометричні;

б) функціональні;

в) мікроскопічні.

Робоча гіпертрофія м'язової тканини.
Перебудова м'язів під впливом статистичних і динамічних навантажень.
Особливості перебудови кістякових м'язів під впливом фізичних навантажень різної інтенсивності.

Література.

Вступ

Великі фізичні навантаження, характерні для сучасного спорту, висувають підвищені вимоги до всіх систем організму спортсмена, у тому числі і до кістякових м'язів. Вивчення змін, що відбуваються в м'язах під впливом різних рухових режимів на макроскопічному, мікроскопічному і субмікроскопічному рівнях, має велике теоретичне і практичне значення, тому що зміни в будівлі м'язів відбиваються і на їхніх функціональних можливостях.

Спортивна практика показує, що цілеспрямовані тренування збільшують силу й інші функціональні властивості м'язів. Але спостерігаються і такі явища, коли при максимальних навантаженнях і недостатньому часі відпочинку, сила м'язів починає знижуватися і спортсмен не може повторити показані їм раніш високі результати. Важливо знати, які зміни при цьому відбуваються в м'язах і яким повинний бути надалі руховий режим спортсмена: повний спокій (адінамія), мінімальний обсяг рухів (гіподинамія) чи поступове зниження обсягу навантаження.

Мається досить велика кількість досліджень по вивченню впливу різних рухових режимів на будівлю і функцію кістякових м'язів. Вивчення змін у м'язовій системі здійснюється різними методами.

1. Методи дослідження м'язової системи.

До числа найбільш розповсюджених методів дослідження м'язової системи можна віднести:

а) антропометричні, що дозволяють оцінити ступінь розвитку м'язів і їхньому динаміку, а також зміни м'язового компонента у вазі тіла спортсмена на підставі виміру периметрів (обхватів) плеча, передпліччя, стегна і гомілки;

б) функціональні (динамометричний і тонометричний), що дозволяють зіставити морфологічну перебудову м'язів з показниками їхніх силових якостей;

в) мікроскопічні, за допомогою яких аналізується внутрішня перебудова м'язової тканини під впливом фізичних навантажень, в основі якої лежить її робоча гіпертрофія.

Визначення абсолютної кількості м'язового компонента в тілі людини, найбільше часто проводиться по формулі:

М=Lr²k,

де М— абсолютна кількість м'язової маси (у кг);

L — довжина тіла (у див);

r — середня величина радіусів плеча, передпліччя, стегна і гомілки в місцях найбільшого розвитку мускулатури за винятком шкірно-жирового шару;

k — коефіцієнт, рівний 6,5.

Величина радіусів зазначених сегментів визначається виходячи з обхватних розмірів Q=2πr, де Q — обхватний розмір того чи іншого сегмента тіла.

Динамометричним методом визначається сила різних функціональних м'язових груп. Для виміру сили м'язів застосовуються спеціальні прилади — динамометри, серед яких найбільш поширені динамометри Коллена й ін. Оскільки динамометри Коллена дають можливість визначити лише силу м'язів-згиначів кисті і розгиначів хребетного стовпа, те звичайно вони використовуються при масовому антропометричному обстеженні.

У спортивній практиці знайшли широке застосування так називані полідинамометри, за допомогою яких можна визначити силу багатьох інших груп м'язів у специфічних для спортсмена рухах. З цією метою звичайно використовується динамометр конструкції В.М.Абалакова з індикатором годинного типу. Для виключення впливу на прояв м'язових зусиль сили інших груп м'язів А. В. Коробок зі співавторами (1964) запропонував спеціальний стенд «різноспрямованих зусиль». На цьому стенді вимір сили майже всіх м'язів виробляється в положенні лежачи. Однак дана установка громіздка, і транспортування її утруднена. Б. М. Рибалко створив портативну переносну установку. Основу її складає кронштейн, до якого прикріплюються динамометр і ремені-фіксатори. Кронштейн із динамометром можна фіксувати до гімнастичної стінки. Перевага цієї установки не тільки в портативності, але й у тім, що виміру сили окремих груп м'язів виробляються на ній у природному для спортсмена вертикальному положенні (Рис. 1).

Цим приладом можна вимірювати силу основних груп м'язів при згинанні і розгинанні, відведенні і приведенні, а також при інших специфічні для спортсменів рухах. При порівняльній характеристиці силової підготовленості спортсмена використовують показники так називаної сумарної сили (сума показників обмірюваних груп м'язів)—сумарної сили м'язів верхніх кінцівок, нижніх кінцівок, а також обчислюють відносну сумарну силу окремих груп м'язів (у процентному відношенні до ваги тіла). У табл. 1 приводяться показники абсолютної статичної сили в спортсменів і не займаються спортом.

Я

к приклад можна привести дані абсолютної сили м'язів (у кг) у спортсменів міжнародного класу.

Рис.1. Виміру сили м'язів:

а – разгибателей гомілки, б – згиначів гомілки

Ю.Власов В.Брумель И.Тер-Ованесян

Тулуб: згинання 76 - -

розгинання 245 240 210

Плече: згинання 88 - -

розгинання 94 - -

Передпліччя: згинання 77 - -

розгинання 98 - -

Стегно: розгинання 345 280 262

Гомілка: розгинання 320 210 -

Стопа: згинання 255 280 238

На відміну від динамометричного методу тонометричний метод дозволяє визначити напруга м'язів. З цією метою використовуються відповідні прилади, називані тонометрами.

У зв'язку з тим що щільність кістякових м'язів менше, ніж щільність кісткової тканини, на рентгенограмі можна одержати контури м'язів. Тінь м'язів дозволяє визначити їхню форму і розмір. А.А.Гладишева (1966), вивчаючи механізм зовнішнього подиху, досліджувала рентгенографічним методом екскурсію діафрагми в спортсменів різних спеціалізацій. На ту саму плівку робилося два рентгенівських знімки грудної клітки спортсмена — у фазах вдиху і видиху. Як відомо, під час вдиху діафрагма скорочується і зміщається донизу, під час видиху — розслаблюється і зміщається догори Тому на рентгенограмі видні два контури діафрагми Відстань між ними вказує на величину рухливості діафрагми. У спортсменів, як правило, рухливість діафрагми більша, ніж у неспортсменів. Серед спортсменів найбільша рухливість діафрагми спостерігається у веслярів і плавців.

Таблиця 1

Показники абсолютної сили м'язів (у кг) у спортсменів різних спеціалізацій (М ± σ)

Групи спортсменів

Разгиначі тулуба

Плече

Передпліччя

Стегно

Гомілка

Стопа

згин

розгин

згин

розгин

згин

розгин

згин

розгин

згин

Гандболісти

Хокеїсти

Лижники

Велосипедисти

Гімнасти

Боксери

до 51 кг

60-67 кг

понад

81 кг

Борці:

63 кг

70 кг

78 кг

Неспортсмени

184,4

±23,8

177,0

±21,0

160,4

±23,4

148,6

±15,0

153,0

114,7

±15,7

144,4

±23,0

173,0

±24,9

181,0

195,0

210,0

143,9

±9,3

50,0

±10,4

47,0

±9,4

52,8

±11,4

39,9

±10,3

53,0

30,4

±4,5

38,2

±5,6

44,6

±6,9

56,0

60,0

65,0

37,5

±5,4

69,0

±8,2

73,0

±13,0

60,0

±11,4

57,4

±9,6

71,0

43,6

±6,9

58,3

±8,2

76,09

±3,8

74,0

79,0

86,0

48,0

±6,3

44,0

±7,7

45,0

±8,1

40,7

±8,3

35,6

±7,4

60,0

29,6

±1,9

39,8

±5,6

46,4

±2,7

58,0

62,0

66,0

38,2

±5,0

31,9

±6,8

32,0

±6,0

30,4

±5,5

25,7

±4,9

51,0

19,1

±2,0

24,7

±3,5

29,0

±4,2

57,0

62,0

67,0

25,4

±6,0

54,0

±10,5

44,0

±6,9

49,1

±7,3

45,4

±7,6

55,0

25,8

±3,6

38,2

±5,6

38,8

±3,3

62,0

175,0

68,0

38,6

±6,3

142,3

±18,4

177,0

±34,0

140,2

±21,9

139,0

±24,6

153,0

65,0

±10,0

92,6

±26,6

113,7

±8,9

184,0

200,0

219,6

121,0

±14,0

30,8

±7,6

27,0

±5,5

31,1

±7,1

27,8

±4,5

-

9,21

±5,50

11,62

±3,8

14,9

±4,9

-

-

-

23,8

±5,4

77,1

±19,1

71,0

±8,0

64,1

±13,4

63,1

±12,2

104,0

37,1

±3,8

48,0

±4,9

60,2

±7,2

134,0

143,0

158,0

57,5

±9,6

146,4

±19,4

187,0

±6,0

158,3

±18,4

175,5

±12,8

131,0

104,7

±22,1

120,3

±20,3

159,0

±35,0

145,0

519,0

176,0

93,1

±16,0

Для вивчення змін у м'язовій тканині в спортсменів останнім часом став застосовуватися метод біопсії, тобто узяття за допомогою спеціального приладу невеликих шматочків м'язів і дослідження їх під мікроскопом. Широке поширення одержало експериментальне моделювання впливу фізичних навантажень на перебудову м'язової тканини. Хоча результати дослідження на тварин не можна цілком переносити на людину, проте експериментальні методи дають надзвичайно важливу інформацію про ті структурні перетворення в м'язах, що відбуваються під впливом фізичних навантажень.

2. Робоча гіпертрофія м'язової тканини.

Гіперфункція м'язової системи є невід'ємним компонентом більшості пристосувальних реакцій здорового організму і чітко виявляється в людини при усіх видах фізичної роботи: Систематичні фізичні навантаження в процесі занять спортом приводять до того, що гіперфункція м'язів закріплюється відповідною структурною перебудовою. Цей процес одержав назву робочої гіпертрофії.

Серед морфологічних ознак, що характеризують гіпертрофію м'язів, слід зазначити збільшення обсягу, ваги органа, обсягу (довжини і товщини) клітинних елементів органа. Збільшення кількості м'язових волокон не є обов'язковою характеристикою гіпертрофії м'язів, хоча нерідко супроводжує її.

Гіпертрофія м'язів при підвищених фізичних навантаженнях розвивається як наслідок їхньої гіперфункції. У процесі пристосувальних реакцій відбуваються морфологічні перетворення на різних рівнях структурної організації кістякових м'язів: органному, клітинному і субклітинному. Наслідком таких перетворень може бути метаболічна перебудова в міоцитах, а за певних умов і зміна пластичних властивостей їхніх енергоутворюючих і скорочувальних структур. У зв'язку з цим виникає нагальна потреба систематичних вимірів показників розвитку м'язової системи для того, щоб запобігти небажані її зміни.

Збільшення інтенсивності скорочення м'язів закономірно спричиняє активізацію процесів енергоутворення і синтезу білка. Активне енергоутворення характеризується значним підвищенням споживання кисню на одиницю маси м'язової тканини, а також ростом окисного фосфорилірування, тобто аеробного ресинтезу АТФ. Оскільки енергія використовується не тільки для інтенсифікації діяльності м'язів, але і для зрослого синтезу білків (скорочувальних), відбувається мобілізація й алаеробного шляху ресинтезу АТФ за рахунок розпаду глікогену і креатину-фосфату, що містяться в міоцитах. Усі ці зміни чітко виявляються за допомогою гістохімічних методик і служать визначеним показником динаміки функціональної активності кістякових м'язів. Слідом за активізацією синтезу енергоутворюючих структур (мітохондрій) зростає синтез білка і збільшується маса функціонуючих структур — міофібрілл. У цілому збільшення маси м'язової тканини веде до того, що підвищена функціональна активність м'язів приходить у відповідність з їх структурою. Морфологічно це виражається в збільшенні розмірів м'язових волокон (Рис. 2).

а б в

Рис. 2.

Чотириглавий м'яз стегна людини.

Фарбування гематоксілін-еозіном; збільшення х 420 (спостереження В. Г.Пєтрухіна):

а — нормальна будівля: м'язові волокна практично однакової товщини, ядра їх витягнуті;

б — гіпертрофія м'язових волокон: діаметр м'язових волокон збільшений, ядра округлої форми;

в — атрофія м'язових волокон з їхнім частковим лізисом. У волокнах безліч ядер, на кінцях волокон, що гинуть - ланцюжки ядер.

Зміни в тонкій будівлі м'язової тканини в процесі адаптації до фізичних навантажень характеризуються осередковим підвищенням активності ферментів енергоутворюючого циклу (цітохромоксидази, сукцінат-дегідрогенази й ін.), посиленням відкладення міоглобіну, особливо на рівні міофібрілл, осередковими змінами змісту глікогену і збільшенням мітохондрій.

В даний час у літературі склалася думка, що набрякання мітохондрій служить ознакою посилення активності окисних ферментів, а також ознакою зниження змісту в клітках АТФ і стимуляції гліколізу. Останній відіграє важливу роль в енергетичному забезпеченні міоцітів при короткочасній інтенсивній м'язовій роботі, що неодмінно супроводжується робочою гіпоксією (зниженням рівня кисню). Ці цілком оборотні зміни мітохондрій розцінюються так само, як ознаки, що свідчать про підвищення обмінних процесів у мітохондріях і навколишній цитоплазмі в результаті зростання споживання енергії при м'язовій роботі.

Найбільш загальною реакцією судин термінального кровоносного русла кістякових м'язів є робоча гіперемія, що створює необхідні умови для інтенсивного припливу крові до органів за рахунок розкриття резервних капілярів. Так, ікроножний м'яз кішки в спокої споживає 0,3 см³ О₂ у хвилину на 100 г м'язи і через неї протікає 116 мл крові при тетанічному скороченні відповідно 1 см³ О₂ і 240 мл крові. У м'язах передньої черевної стінки відстань між капілярами дорівнює 83 мкм, а в постійно працюючій діафрагмі — 17 мкм. Наростання сумарного кровопостачання при роботі м'яза зв'язано зі збільшенням числа порушуваних м'язових волокон і частотою циклів їхнього порушення.

Як відомо, при активізації діяльності органів у них підсилюються обмін речовин і кровопостачання. Це показано для багатьох органів і особливо для кістякових м'язів. Діяльність всіх органів і судин залежить від впливів нервової системи. Однак доведено, що денервація (вимикання нервових впливів) судин кістякових м'язів істотно не змінює характеру їхнього реагування на зміну діяльності кровопостачаємих м'язів. Коли керуючу команду з мотонейронів на м'язи подано, тоді поводження судин більше за все визначається подіями, що відбуваються в м'язах, і мало залежить від впливів, переданих по судоворухових нервах. Тому судинні реакції, що розігруються в м'язах у відповідь на посилення їхніх скорочень, є по своєму механізмі місцевими, хоча вони і визначаються тими змінами, що викликані керуючим впливом нервової системи.

Збільшення функціональної активності органа і найбільше скорочення кістякових м'язів відбувається при обов'язковому посиленні тихорєцького метаболізму. Оскільки анаеробні процеси не можуть на довгий термін забезпечити функціонування тканин, остільки прискорення окисного метаболізму неможливо без збільшення доставки до працюючого органам крові, а разом з нею кисню. На цьому, власне кажучи, і базується метаболічна гіпотеза про механізм робочої гіперемії кістякових м'язів.

3. Перебудова м'язів під впливом статичних і динамічних навантажень.

Зміни в м'язах під впливом навантажень переважно статичного характеру відрізняються від змін під впливом навантажень переважно динамічного характеру.

При статичних навантаженнях поряд зі зростанням обсягу м'язів збільшується поверхня їхнього прикріплення до кісток, подовжується сухожильна частина, збільшуються внутрім'язові сполучнотканеві прошарки ендомізію. При мікроскопічному дослідженні спостерігається збільшення трофічного апарата м'язового волокна (саркоплазми, ядер, мітохондрій). У зв'язку зі збільшенням кількості саркоплазми кожне окреме м'язове волокно товщає, численні ядра приймають округлу форму. Однак скорочувальний апарат м'язового волокна (міофібрілли), розвитий відносно менше і розташовується копко.

Тривале скорочення м'язових волокон і інтенсифікація в них метаболічних процесів сприяють збільшенню кількості кровоносних капілярів, що утворять густу вузькопетлисту мережу. Рухові бляшки на поперечносмугастих м'язових волокнах збільшуються в більшій мері в поперечних розмірах.

При навантаженнях переважно динамічного характеру вага й обсяг м'язів також збільшуються, але в меншому ступені, чим при статичних навантаженнях. У м'язах відбувається подовження м'язової частини й укорочення сухожильної. М'язові волокна частіше розташовуються майже паралельно подовжньої осі м'яза. Мікроскопічне дослідження показує, що кількість міофібрілл у поперечносмугастих м'язових волокнах росте. Ядра витягаються, їх стає трохи більше. Рухові бляшки звичайно витягаються уздовж м'язового волокна. Кількість нервових волокон у м'язах, що виконують переважно динамічну функцію, у 4—5 разів більше, ніж у м'язах, робота яких зв'язана в основному з виконанням статичної функції. Зі збільшенням кількості нервових елементів зростає кількість нервових імпульсів, що надходять у працюючий м'яз.

4. Особливості перебудови кістякових м'язів під впливом фізичних навантажень різної інтенсивності.

Велике практичне значення має наукове обґрунтування рухових режимів, сприятливих для м'язової системи як у звичайних умовах, так і в стані перетренованості після максимальних і субмаксимальних навантажень. Дослідження в цьому напрямку П. З. Гудзя (1963, 1968) показали, що під час хронічної перевтоми гіподинамія впливає на відновлення функціональних властивостей м'язів. Виходить, при побудові раціонального рухового режиму як у процесі спортивного тренування, так і у відбудовний період необхідно враховувати ті структурні зміни в м'язах, що виникають у результаті фізичних навантажень різної інтенсивності. При систематичних помірних фізичних навантаженнях м'яза збільшуються в розмірах, навпомацки вони стають щільними, пружними. Мікроскопічне дослідження показує поліпшення їхнього кровопостачання. Окремі м'язові волокна гіпертрофуються. Збільшення обсягу м'язів відбувається не тільки завдяки збільшенню розмірів м'язових волокон, але і завдяки збільшенню їхньої кількості. Зростає площа зіткнення м'язових волокон з нервовими елементами. У м'язових волокнах спостерігається виражена подовжня покресленість.

Після граничних фізичних навантажень повинний бути період відпочинку, достатній для відбудовних процесів у м'язах. У противному випадку в організмі розвивається хронічна перевтома чи перетренованість. П.3.Гудзь показав, що морфологічні зміни в м'язах при хронічній перевтомі відбуваються в двох напрямках: з одного боку, спостерігається розпад м'язових волокон, з іншої —продовжує розвиватися робоча гіпертрофія м'язової тканини (у залежності від ступеня перетренованості переважають ті чи інші процеси). При розпаді м'язових волокон рухові бляшки зменшуються в обсязі, як би стискуються, у результаті чого зменшуються, що контактують поверхні м'язових і нервових волокон. Надходження нервових імпульсів у м'яз знижується, а отже, погіршуються і функціональні властивості м'язів. Капілярна мережа в м'язах звужується, у ній спостерігаються патологічні зміни. У м'язових волокнах також відбуваються патологічні зміни: зменшується їхній подовжня і поперечна покресленість, окремі волокна піддаються дистрофії, у деяких з них з'являються здуття і звуження. Під мікроскопом можна іноді спостерігати і фрагментацію м'язових волокон. На місці м'язових волокон, що розпалися, утвориться сполучна тканина.

Таким чином, під впливом фізичних навантажень у м'язовій системі відбувається складна структурна перебудова, в основі якої лежить робоча гіпертрофія м'язової тканини. Різні види спортивної діяльності пред'являють до визначених груп м'язів, що у більшій мері виконують характерну для даного виду спорту роботу, особливі вимоги. Тому в спортсменів різних спеціалізацій спостерігається неоднаковий розвиток кістякових м'язів, а відповідно і їхніх силових якостей.

Порушення рухового режиму, зв'язане з перетренованістю спортсмена, супроводжується передпатологічними і патологічними змінами в м'язовій тканині.

Література

Башкіров П.Н. Навчання про фізичний розвиток людини. М., видав. МГУ, 1962.
Башкіров П.Н., Читців В.П і ін. Будівля тіла і спорт. М., видав. МГУ, 1968.
Бунак В.В. Антропологія. М., Учпедгиз, 1941.
Віру А.А. Спорт і внутрішня секреція. Фис, 1971.
Гамбурцев В.А. Гоніометрія. Медгиз, 1972.
Грімм Г. Основи конституціональної біології й антропометрії. М., Медицина, 1967.
Іваніцкій М.Ф. Анатомія і фізкультура Зб. праць, присвячений заслуженому діячу науки проф. В.Н.Тонкову. Л., видав. Військово-мед. Академії їм, С.М.Кірова, 1937.
Кураченков А.И. Зміни кістково-суглобного апарата в юних спортсменів. Фис, 1958.
Сермєєв Б.У Спортсменам про виховання гнучкості. Фис, 1970.
Сорокін А.П. Загальні закономірності будівлі опорного апарата людини. М., Медицина, 1973.
Туманян Г.С., Мартілосов Э. Г. Статура і спорт. Фис, 1976.

Blog

"Структурна перебудова м'язової системи під впливом фізичних навантажень"

Содержание