Печатается по решению редакционно-издательского совета
|
|
Скачать 1.19 Mb.
|
|
^ Подобно тени от рождения до последнего часа сопровождает человека боль. Как верный телохранитель, бдительный часовой организма, постоянный союзник и помощник врача, она повсюду следует за ним. Боль учит осторожности, предупреждает о грозящей опасности, сигнализирует о болезни. Но как легко превращается она в самого жестокого врача человека, как часто подавляет и угнетает его психику, вызывает тягостную, непреодолимую тревогу. Все, что написано о стрессе, в той или иной степени относится к боли. Но боль имеет свою специфику и помимо общего адаптационного синдрома характеризуется многими, только ей свойственными особенностями. Человек, страдающий от нее, только и мыслит о том, чтобы успокоить, заглушить всеми доступными средствами неотступное болевое ощущение. Боль играет положительную роль в жизни живых существ до тех пор, пока предохраняет организм от угрожающей опасности. Она полезна, как полезен огонь, когда он согревает, а не сжигает, как необходима вода, которая орошает, но не затопляет. Боль защищает до той минуты, пока она информирует сознание о болезни, разрушении, возможной гибели организма, но как только информация воспринята и угроза миновала, боль становится ненужной и теряет свой защитный характер. Разные причины лежат в основе болевых ощущений как у человека, так и у животных. Уже давно известно, что боль возникает не только при ушибах, порезах, ранениях, ожогах, т.е. при разрушающих физических воздействиях на организм. В природе существует огромное количество химических веществ, неорганических и органических, различных по составу и строению, вызывающих сильнейшее, подчас нестерпимое болевое ощущение. Образуясь в клетках, органах и тканях, эти вещества через многочисленные химиорецепторы сигнализируют в ЦНС о неблагополучии в составе и свойствах внутренней среды. Каждый по личному опыту знает, что испытывает боль при подкожных и внутримышечных инъекциях различных лекарств, витаминов, гормонов, при воспалительных очагах в органах и тканях, при укусе змеи, пчелы, осы, скорпиона. Даже крапива может вызвать боль, хотя она, как известно, не ранит и не разрушает ткани. Но как скудны знания, когда речь идет о причинах возникновения болей во внутренних органах, в мышцах, суставах, костях. Болетворные, или так называемые алкогенные, вещества не только поступают в организм извне, но часто образуются в нем самом. Они раздражают окончания чувствительных нервов, и это раздражение путем сложной сигнализации через нервные стволы, спинной и головной мозг воспринимается корой головного мозга как боль. И что особенно важно, боль могут вызвать обычные продукты тканевого обмена веществ, метаболиты, медиаторы, разнообразные биологически активные вещества, участвующие в регуляции и координации функций здорового организма. При каких-то условиях они становятся «зачинателями» стойкой боли, причина которой иногда неясна или во всяком случае еще недавно была непонятна не только больному, но и лечащему врачу. О том, что болевое ощущение может передаваться химическим путем, говорил еще в 1927 г. известный английский ученый Томас Дюис. В дальнейшем возникло представление о специальных медиаторах боли. Надо думать, это какие-то особые химические соединения, образующиеся в коже, крови, органах, тканях при нарушении их целостности, действующие на болевые рецепторы и являющиеся первым звеном длинной цепи физиологических и биохимических процессов, порождающих боль. Многие ученые считают, что в основе любого болевого ощущения лежит химическое раздражение. Они утверждают, что существуют специфические вещества, образующиеся в тканях или освобождающиеся из связанной формы в необходимый момент. Назначение их – вызвать возбуждение в нервных окончаниях, передающих специально закодированные природой сигналы, воспринимаемые сознанием как боль. Уже много лет болетворным веществом, зарегистрированным под номером первым, ученые называют гистамин. Они высказали предположение, что в основе кожной боли лежит накопление гистамина в тканевой жидкости, омывающей нервные окончания. В результате травмы, удара, пореза, ожога в клетках возникает комплекс сложных химических или физико-химических превращений, составляющих предварительную фазу боли. Это приводит к освобождению из связанной формы и появлению в тканях активно действующих болетворных веществ. Они образуются не мгновенно: для их появления необходим какой-то скрытый период. Их постепенным образованием и объясняется сравнительно медленное возникновение боли при некоторых нарушениях целости тканей. Вещества, вызывающие боль, и являются, по мнению ряда исследователей, гистаминоподобными. Изучая обмен гистамина при различных заболеваниях, установили что при острых и хронических болях количество свободного гистамина в крови во много раз повышается. Особенно много его при невралгиях, мигрени, стенокардии, инфаркте миокарда. Если боли длятся долго, если организм как-то к ним приспособляется, уровень гистамина в крови падает, хотя и продолжает оставаться более высоким, чем у здоровых людей. Гистамин вызывает боль, если впрыскивать его в кожу или закапывать в глаз. Введение слабого раствора гистамина в толщу кожи вызывает у человека болевое ощущение. Оказалось, что это вещество обладает болетворным действием в совершенно ничтожной, буквально гомеопатической концентрации – 10-18 г/мл, что соответствует 54 молекулам вещества в 1 мл. Если же вводить гистамин в разведении 10-6 – 10-8 г/мл, человек ощущает не боль, а зуд. Нередко накопление гистамина обнаруживается в участках кожи, где больные испытывают «отраженную боль». При некоторых заболеваниях внутренних органов боль возникает не в самом заболевшем органе, а в коже на значительном от него расстоянии: при болезнях сердца – в области руки, затылка, лопатки; при поражениях печени – спины, шеи и т.д. Если в кожу впрыснуть противогистаминный препарат, «отраженная боль» быстро прекращается. Существует много препаратов, при введении которых в организм гистамин освобождается из связанной формы. Действие их было испытано в экспериментах на животных, проверено в клинике на добровольцах. Оказалось, что достаточно ввести в кровь такой «освободитель» гистамина, как почти мгновенно развивается картина резчайшей аллергизации организма. Наряду с отеками, зудом, нарушением дыхания, сильнейшим насморком испытуемые ощущают нередко мучительные, тянущие боли в различных внутренних органах, в мышцах, коже. По-видимому, это связано с освобождением из тканевых депо больших количеств гистамина. Предварительное введение какого-либо противогистаминного препарата, например димедрола, полностью снимает эти явления. Однако в последние годы представления об исключительной роли гистамина в возникновении боли значительно поколебались. У гистамина появились конкуренты. Были открыты вещества, способные вызвать боль в еще более низкой концентрации, чем гистамин. Это было продемонстрировано английскими учеными на людях, которым пришлось подвергнуться небольшой операции. У них на маленьком участке предплечья методом кантаридинового пузыря удаляли тонкий поверхностный слой кожи (эпидермис) и на обнажившуюся ткань наносили различные химические вещества. Такая поврежденная кожа оказалась тонким индикатором для изучения болевого ощущения. Нервные окончания, прикрытые обычно эпидермисом, стали доступными для любого воздействия. Опыты, проведенные в этих условиях, показали, что многие химические соединения, воздействуя на чувствительные нервные окончания, вызывают боль. Болетворным действием обладают хорошо изученные медиаторы и метаболиты, постоянно обнаруживающиеся в здоровом организме и принимающие активное участие в регуляции функций. К ним относятся также биологически активные вещества, как ацетилхолин, адреналин, норадреналин, серотонин, соли кальция и калия и др. Ацетилхолин, этот универсальный медиатор, постоянно циркулирующий во внутренней среде, вызывает боль как при введении в кожу, так и при накапывании на слизистые оболочки. Но самая сильная боль возникает при нанесении растворов ацетилхолина на основание кантаридинового пузыря. Как правило, боль возникает при этом почти мгновенно и по характеру напоминает укол иглой. Длится ацетилхолиновая боль примерно от 15 до 45 сек., усиливаясь или ослабевая в зависимости от концентрации раствора. Особенно острую боль вызывает одновременное накопление в тканях ацетилхолина и гистамина. Некоторые вещества, являющиеся антагонистами ацетилхолина (атропин, тубокуранин и др.), снимают его болетворное действие. Плазма крови не вызывает боли. Но после того, как она постоит несколько минут в стеклянной пробирке в ней появляются вещества, обладающие выраженными болетворными свойствами. Несколько капель такой «постоявшей» плазмы, нанесенные на глубокий слой кожи, вызывают мучительную, подчас совершенно нестерпимую боль. В дальнейшем было установлено, что боль возникает под влиянием особых веществ, содержащихся в крови и тканях, известных под общим названием кининов. Это сложные химические соединения - полипептиды, близкие к белкам. Как и белки, они состоят из связанных друг с другом аминокислот. Наиболее подробно изучено болетворное действие брадикинина, каллидина и близкого к ним энтеротоксина – так называемой субстанции Р. Кинины принимают активное участие в деятельности организма. Введение их в кровь сопровождается рядом физиологических эффектов. Они расширяют сосуды, увеличивают в них скорость кровотока, снижают кровяное давление. Но особо важное значение имеет их действие на чувствительные нервные окончания. Даже в самых незначительных количествах они вызывают боль. У здорового человека кинины обычно не обнаруживаются. Это объясняется тем, что в крови находятся их неактивные формы – кининогены, из которых под влиянием особых ферментов – калликреинов образуются кинины. Но существование кининов непродолжительно. Не успели они образоваться, как другие ферменты – кининазы – разбивают их на отдельные обломки, не имеющие существенного значения для деятельности организма. Особо мощным болетворным действием обладает брадикинин – девятичленный пептид, состоящий из пяти аминокислот: серина, глицина, фенилаланина, пролина и аргинина. При введении в кровь или под кожу брадикинин вызывает острую боль. В определенных случаях содержание брадикинина в крови и тканях нарастает и, раздражая нервные окончания, становится источником тягостной боли. Другой болетворный кинин – 10-членный пептид – каллидин. Он также может вызвать длительную боль. Оказалось, что оба кинина во много раз активнее гистамина. Некоторые иностранные исследователи пробовали вводить в артерию брадикинин не только животным, но и людям. В этих случаях, как правило, возникала сильнейшая боль. Достаточно было впрыснуть в сонную артерию несколько десятимиллионных долей грамма брадикинина, чтобы испытуемый почувствовал жгучую боль, сначала в области щитовидной железы, а затем в челюстях, висках и ушной раковине. Введение брадикинина в вену также сопровождалось резкой болью, которая наступала через 2-3 сек. после инъекции. Появление кининов в организме человека тесно связано с таким важнейшим для жизни физиологическим процессом, как свертывание крови. Брадикинин, каллидин и другие кинины начинают свое существование в тот момент, когда, предохраняя себя от кровопотери, организм мобилизует сложнейший защитный механизм – свертывающуюся систему крови. Однако из многочисленных компонентов этой системы так называемый фактор контакта, или, по фамилии больного, у которого он был впервые обнаружен, фактор Хагемана, способствует превращению кининогенов в кинины. Вот почему плазма, постоявшая несколько минут в стеклянной пробирке, становится болетворной. В процессе соприкосновения со стеклом в плазме активируется фактор Хагемана, появление которого способствует образованию кининов. Кининогены, предшественники кининов, можно выделить из крови и тканей человека, а также всех видов животных (за исключением птиц). В плазме крови они содержатся в альфа-2 глобулиновой фракции. Под влиянием фермента калликреина кининогены превращаются в кинины. Однако активный калликреин в крови отсутствует. В плазме он находится в неактивной форме (калликреиноген), которая превращается в калликреин под влиянием фактора Хагемана. Калликреиноген, по-видимому, образуется также в печени; во всяком случае при некоторых заболеваниях печени содержание его в плазме значительно снижено. При контакте со стеклом или некоторыми другими веществами (например, каолином) фактор Хагемана активируется и способствует превращению калликреиногена в калликреин. Таким образом, кинины (брадикинин, каллидин и некоторые другие полипептиды) – вещества, вызывающие боль, начинают свою жизнь в организме, когда звучит первый звонок, возвещающий мобилизацию свертывающей системы крови в сосудах или тканях, подвергшихся травме, удару, порезу, ожогу и т.д. Образование их связано не только со свертыванием крови, но и с растворением образовавшихся сгустков фибрина. Фермент, растворяющий фибрин, - плазмин также принимает участие в образовании кининов, активируя калликреиноген и превращая его в калликреин. Как известно, при порезах, ушибах, разможжении тканей, вытекая из сосудов, кровь свертывается. Проходит какое-то время и в участках, где образовался сгусток свернувшейся крови, появляются кинины. Поступая во внутреннюю среду организма, они превращаются в источник боли, которая возникает через несколько минут, иногда через полчаса, в некоторых случаях еще позже. Переход кининогенов в кинины происходит медленно. Исподволь, постепенно возникает и «химическая» боль. Это уже вторая фаза болевого процесса. Первая фаза, вызванная нарушением целости тканей, к этому времени уже миновала. Чем больше в тканях кининов, чем интенсивнее идет их образование, тем быстрее нарастает боль, тем она сильнее и тяжелее. Люис показал, что воспаление, сопровождающееся болью, проходит в своем развитии две стадии. В первой – накапливается гистамин, серотонин, частично ацетилхолин, во второй – кинины. При этом гистамин способствует активированию кининовой системы. Гистаминовая боль как бы переходит в кининовую. Эстафета следует от одного алгогенного вещества к другому. Боль порождает боль. Накоплением кининов объясняется возникновение боли при воспалении, при инфекционных и ревматических поражениях суставов, плевритах, мигренях и т.д. Большое значение для возникновения боли имеет открытое в 1931 г. особое вещество, содержащееся в кишечнике и мозге и названное субстанцией Р. По своему строению оно также принадлежит к полипептидам и состоит из нескольких аминокислот: лизина, аспарагиновой и глютаминовой кислот, аланина, лейцина и изолейцина. Оно близко к брадикинину, но по ряду химических свойств отличается от него. Субстанция Р может быть выделена из всего желудочно-кишечного тракта. Но особенно богаты ею все отделы ЦНС и задних (чувствительных) корешков спинного мозга. Меньше ее в передних корешках и периферических нервах. При нанесении субстанции Р на основание кантаридинового пузыря в дозе 10-4 г/мл возникает сильная боль. Особенно мучительный характер она приобретает при испытании очищенных препаратов. Существует немало и других полипептидов, вызывающих боль. К ним относится ангиотензин – вещество, образующееся при действии гормона почек (ренина) на глобулины плазмы. Болетворные свойства ангиотензина слабее, чем брадикинина. Но, как известно, ангиотензин обладает лишь побочными болевыми свойствами. Основное его действие – повышение кровяного давления. Гормоны гипофиза – окситоцин и вазопрессин также вызывают боль в очень высоких разведениях. Из воспалительных экссудатов было выделено алгогенное начало, получившее название лейкотоксина. К нему близко другое вещество – некрозин, также обладающее болевыми свойствами при введении в толщу кожи. Этот перечень болетворных соединений, образующихся в органах и поступающих во внутреннюю среду, далеко не полон. В процессе метаболизма, особенно нарушенного, патологического, в крови обнаруживаются различные химические соединения, способные вызвать боль. Однако не следует думать, что организм беззащитен против натиска кининов. В борьбе с болетворным действием он мобилизует вещества, препятствующие превращению кининогенов в кинины, усиливает образование ферментов – кининаз, разрушающих кинины. И все же не всегда защита равносильна нападению. Незначительные количества кининов, едва достигающие десяти стомиллионных долей грамма, накопившиеся в микросреде органов и тканей, могут вызывать боль в суставах, во внутренних органах, в мышцах. Болетворные вещества широко распространены в природе. Они содержатся в ядовитых и неядовитых выделениях некоторых растений, насекомых, рыб, змей. Так, в пчелином яде можно обнаружить большое количество свободного гистамина. А еще больше в нем веществ, освобождающих в тканях жертвы гистамин из связанной формы. Яд ос содержит не только гистамин, но и серотонин, а также близкое к брадикинину вещество, получившее название осиного кинина. Оно способно вызвать острую, жгучую боль, которую многие испытали при укусе осы. Змеиные яды, особенно яд кобры и гадюки, содержит очень много солей калия, а также освободителей гистамина. В яде скорпиона обнаружен серотонин и т.д. Возникает вопрос: каков механизм болетворного действия известных химических соединений? Рецепторы, передовые форпосты ощущений, сигнализируют о нарушениях целостности живых систем не только при физических раздражениях нервных окончаний, но и под влиянием накопившихся в клетках и тканях веществ, способных принести им вред. В этих случаях роль болевых, воспринимающих приборов играют химиорецепторы. Американский ученый Р.Лим считает, что, располагаясь вокруг сосудов, они образуют две «линии предостережения» в системе оборонных мероприятий организма. Одна – поверхностная, кожная, тесно связанная с тактильными и термическими механизмами, вступающая в действие при повреждениях и нарушениях целостности наружных покровов. Другая – глубокая, висцеральная, мобилизующаяся при воспалительных поражениях, заболеваниях внутренних органов, сосудистых расстройствах. На этом примере еще раз подтверждается тесное содружество нервных и гуморальных регуляторных механизмов и еще глубже выявляется взаимопроникновение и взаимообусловленность физической и химической информации и регуляции в жизнедеятельности организма на молекулярном, доклеточном, клеточном и органном уровнях. Принято считать, что болетворные вещества дезорганизуют доставку кислорода тканями и тем самым подавляют их дыхание. В настоящее время можно считать доказанным, что один из моментов, вызывающих боль, - недостаточное снабжение тканей кислородом. Образно выражаясь, боль – это «крик» задыхающихся клеток и тканей. Ф.Сикутери, изучавший механизмы болевого синдрома при ишемических состояниях (недостаточном снабжении тканей кровью, следовательно кислородом), считает что причиной боли является в этих случаях вторичное образование в тканях брадикинина и серотонина. Однако серотонин только подкрепляет действие брадикинина, повышая чувствительность тканевых рецепторов к последнему. В организме постоянно образуется и постоянно разрушается такое большое количество разнообразных продуктов обмена веществ, что подчас самые незначительные изменения химического баланса могут стать причиной болевого ощущения. Для этого достаточно, чтобы их концентрация на какие-то незначительные доли превысила физиологическую. Нервные окончания посылают донесения обо всех сдвигах в химическом благополучии организма, о состоянии внутренней его среды. Как только в слаженной системе жизненных процессов возникает даже незначительный диссонанс, ЦНС получает серию сигналов, воспринимаемых сознанием как ощущение боли. Боль, начало которой кладет какое-то сильное, выходящее за границы физиологической нормы воздействие на ткани или органы, нарастает, как снежная лавина. При многих заболеваниях в тканях появляются продукты нарушенного обмена вещества. Через гисто-гематические барьеры они проникают в ток крови и разносятся по всему организму. В основе разных болей лежат разные причины. Так, например, О.Линдал считает, что в основе болевого ощущения лежит изменение концентрации водородных ионов (рН) в микросреде рецепторов. Исследуя с помощью микроэлектродов рН синовиальной оболочки при ревматическом артрите, очагов кровоизлияния, слизистой желудка при язвенной болезни, злокачественных опухолях, Линдал обнаружил во всех случаях резкий ацидоз ткани (сдвиг рН в кислую среду). Механизмы и каналы информации могут меняться и переключаться, но конечный результат всегда один и тот же. Этот результат – болевое ощущение. Приведем несколько примеров. Источником боли часто является ткань гладкой, скелетной или сердечной мускулатуры. Причина боли здесь ясна. Гистамин способен вызвать коликообразные сокращения мускулатуры кишечника и матки. Кроме того, в основе мышечной боли лежит образование субстанции Р. Она подавляет окислительные процессы в тканях, вследствие чего по нервным волокнам начинают поступать в ЦНС сигналы, сходные с импульсами, вызванными сильными болевыми раздражениями. По-видимому, эти сигналы передаются по одному и тому же информационному коду и воспринимаются сознанием как ощущение боли. Вероятно, образование или накопление в тканях других болетворных веществ приводит в действие ту же систему сигнализации. Одинаковый код, та же сигнализация, и снова ощущение боли. Может быть и иначе. В силу тех или других причин состав тканевой жидкости в определенном органе изменяется, рН сдвигается в кислую или, что наблюдается реже, в щелочную сторону. Вследствие накопления продуктов нарушенного метаболизма резко изменяется микроциркуляция, сосуды в одних случаях расширяются, в других – суживаются, проницаемость их изменяется. Все это в одинаковой степени может вызвать болевое ощущение. Нарушается регуляция сосудистого тонуса, возникает хаотическая игра капилляров, перестают действовать барьерные механизмы. Снабжение тканей кислородом ухудшается, неизбежно нарастает боль. Обмен веществ в пораженном организме расстраивается. Появляются новые ферменты, освобождаются из связанной формы различные биологически активные вещества. Из тканевых депо начинает поступать гистамин, из тромбоцитов – серотонин, из эритроцитов – ацетилхолин. Выходят из строя механизмы, способные нейтрализовать избыточные количества этих высокоактивных химических соединений. Повышенная проницаемость сосудов, особенно выраженная в воспалительных очагах, способствует поступлению в ткани больших количеств электролитов, особенно солей калия (болетворное действие которого хорошо известно), натрия, кальция; перестраивается их соотношение в тканевой жидкости. Какое же значение в развитии и становлении болевого ощущения имеют болетворные вещества? Накопление ацетилхолина, серотонина и гистамина при боли, бесспорно, явление не первичного, а вторичного характера, усиливающее, сохраняющее и поддерживающее болевое ощущение. В сложном многообразном и пока еще полностью не расшифрованном болевом процессе все эти биологически активные вещества принимают определенное участие. Но ошибочно каждому из них приписывать самостоятельную роль в возникновении боли и считать их медиатором боли. При любой травме, любом нарушении целости тканей могут образовываться различные биологически активные вещества, обычно отсутствующие в норме, многочисленные химические соединения, в том числе и болетворные. Снятие болевого синдрома, прекращение боли отнюдь не простая задача для врача. В одних случаях несомненную пользу приносят противогистаминные препараты, разрушающие гистамин или препятствующие его действию на нервные окончания. В других – боль снимается атропином, прикрывающим дорогу ацетилхолину, в третьих – лекарственными препаратами, подавляющими действие адреналина. Иногда необходимо задержать превращение кининогенов в кинины, повысить активность кининаз. Так, из печени и околоушной слюнной железы быка выделено химическое соединение, разрушающее калликреины. Вещество это, известное под названием тразилола, значительно смягчает тяжелые болевые ощущения и улучшает состояние страдающих от боли людей. По-видимому, и некоторые противоревматические препараты, такие, например, как аспирин, салициловый натрий, также препятствуют превращению кининогенов в кинины. Трудность задачи, стоящей перед врачами, подчас особенно велика потому, что невозможно без сложных лабораторных исследований разобраться в химических превращениях, совершающихся в организме здорового, а тем более больного человека. Найти начало начал болевого процесса, по которому следует вести прицельный огонь, не всегда возможно. Но это не значит, что следует отказаться от поисков. И в заключение нельзя не сказать несколько слов о противоболевых веществах, вырабатываемых самим организмом. Уже давно высказывались предположения, что в организме существуют рецепторы, реагирующие на чужеродные химические вещества. В 1973 г. английские исследователи обнаружили на поверхности некоторых нейронов мозга и гипофиза особые рецептивные белки, отвечающие на действие морфина, т.е. принимающие участие в организации противоболевой системы организма. Отсюда был сделан вывод, что, поскольку существуют рецепторы, возбуждение которых блокирует, следовательно, в организме должны существовать вещества морфиноподобного (т.е. противоболевого) действия. Такие химические соединения, образующиеся в гипофизе и в ткани мозга, вскоре были обнаружены и получили общее название эндорфинов, соединив понятие «эндогенный» и «морфин». Американские исследователи подробно изучили их строение. К ним принадлежат пятичленный пептид энкефалин, бета-эндорфин (наиболее активный), построенный из 61 аминокислотного остатка, бета-липотропин из 91 аминокислотного остатка и др. Оказалось, что первоначально в гипофизе синтезируются довольно длинные пептиды из 200 аминокислотных остатков с молекулярным весом около 30 000. При расщеплении их образуются более короткие пептиды, обладающие противоболевым действием. Превращение длинных пептидов в короткие происходит очень быстро под влиянием специальных протеолитических ферментов. По-видимому, образование пептидов, содержащих 200 остатков, служит формой хранения химических соединений противоболевого характера. Недавно советский ученый Ю.Рафес сообщил, что некоторые гормоны пищеварительного тракта, так называемые дигестопептиды (секретин, панкреозимин, гастрин), при введении в кровь или под кожу облегчают боли, возникшие при некоторых заболеваниях внутренних органов. Другие ученые показали, что в ЦНС существуют специальные противоболевые механизмы, задачей которых является заглушение (демпфирование) сверхсильных болевых сигналов, поступающих в мозг. Можно предположить, что обезболивающая система осуществляет специфические эффекты с помощью особых метаболитов, обладающих морфиноподобным действием. Вполне вероятно, что при стрессовых условиях организм вырабатывает эндорфины, если не снимающие, то, во всяком случае, смягчающие чувство боли. И на этот раз организм соединяет в одно целое нервные, и гуморальные механизмы регуляции. Возникновение болевого синдрома и защита от него осуществляется в тесном взаимодействии нервной системы со специфическими метаболитами, как вызывающими, так и облегчающими болевое ощущение. ^ АППАРАТА В РАЗВИТИИ ОРГАНИЗМА Значение опорно-двигательного аппарата. К опорно-двигательному аппарату относят мышцы и скелет, который составляет 10% от обшей массы тела. Скелет выполняет опорную функцию, защищает от механических повреждений мозг и внутренние органы, участвует в осуществлении движений. Скелет способствует поддержанию на определенном уровне минерального состава крови. Кости являются местом расположения красного костного мозга, который относится к кроветворным органам. Мышцы, прикрепляясь к костям, при сокращении перемещают их относительно друг друга, что обеспечивает движение. Мышцы выполняют опорную функцию, поддерживают определенное положение тела. Защитная функция мышц проявляется в том, что они входят в состав стенок, ограничивающих полости тела и защищающих внутренние органы. Мышечная стенка не является жесткой структурой и обеспечивает возможность изменения объема полости. В процессе онтогенеза мышцы стимулируют созревание центральной нервной системы. Это имеет особенно важное значение в период эмбриогенеза, когда развивающийся организм находится в условиях ограниченного количества раздражений. При движениях плода раздражаются рецепторы мышц и импульсы от них, направляясь в центральную нервную систему, способствуют росту и дифференцировке ее клеток. Стимулирующие влияния двусторонни: центральная нервная система направляет рост и развитие мышц, а активность мышц является фактором, влияющим на формирование структуры и функции нервной системы. ^ Кости состоят из неорганического вещества и органического. Неорганическое вещество составляет 65-70% сухой массы кости, органическое, представленное оссеином,— 30-35%. В скелете взрослого человека содержится около 1200 г Са, 530 г Р, 11 г Mg. На костную ткань приходится 99% Са, 87% Р и 58% Mg от общего их количества, имеющегося в организме. Минеральные вещества кости представлены в основном кристаллами гидрооксиапатита. Их диаметр составляет 0,0015-0,0075, длина — 0,15 мкм. Помимо Са, Р, Mg, кость содержит более 30 других различных элементов. Содержание их в костной ткани невелико (до 0,001%), поэтому они получили название микроэлементов. К ним относятся Аl, F, Se, Zn, Си, Ва и др. Все микроэлементы необходимы для нормального функционирования костной ткани. Так, например, недостаток меди влечет за собой искривление и ломкость костей. Костная ткань содержит около 70% лимонной кислоты от общего количества ее, имеющегося в организме. Лимонная кислота обладает способностью растворять соли кальция. От этого зависит ее влияние на процессы формирования и рассасывания костной ткани. Органическое вещество костей составляет в основном (95%) фибриллярный белок — коллаген. Коллаген состоит из трех полипептидных цепочек, закрученных друг около друга по спирали. Длина молекулы коллагена достигает 0,28, диаметр — 0,0014 мкм. К органическим веществам скелета относятся, кроме коллагена, углеводы и нуклеиновые кислоты. Удаление из костей путем прокаливания на огне органического вещества делает их очень хрупкими, а удаление неорганического (выдерживание в кислоте) — мягкими. Кости по форме различают длинные, широкие, короткие и смешанные. Примером длинных костей являются кости плеча, предплечья, бедра и голени. В этих костях среднюю часть называют диафизом, концы — эпифизами. Кости мозгового черепа, лопатка — пример широких костей. К коротким костям относят кости запястья, предплюсны. Кость, лежащая в основании черепа,— клиновидная, или основная,— смешанная. Костная ткань, являясь одним из видов соединительной ткани, состоит из клеток и межклеточного вещества. Различают три вида клеток костной ткани: остеоциты, остеобласты и остеокласты. В наибольшем количестве в костной ткани находятся остеоциты. Они расположены в особых костных полостях, длина которых колеблется от 22 до 55 мкм, а ширина — от 6 до 14 мкм. Остеобласты — это клетки, формирующие костную ткань как во время роста организма, так и в период восстановления кости после ее повреждения. Для этих клеток характерна высокая активность синтеза органических веществ. Остеокласты — клетки, разрушающие обызвеетвленный хрящ и кость. Их лизосомы содержат высокоактивные ферменты, которые, выделяясь из клетки, осуществляют рассасывание (резорбцию) межклеточного вещества кости. ^ костной ткани состоит из основного вещества, в котором находятся коллагеновые или оссенновые волокна и неорганические соли. Кристаллы гидрооксиапатита могут входить в состав фибрилл и располагаться вокруг них. При этом длинные оси кристаллов и фибрилл обычно совпадают. Костные клетки и межклеточное вещество формируют пластинчатую костную ткань, состоящую из отдельных пластинок. В одной и той же пластинке волокна идут параллельно друг другу, а направление их в разных пластинках различно. Это придает большую прочность костям. Различают компактное и губчатое вещество кости. Губчатое вещество находится в эпифизах длинных трубчатых костей, в коротких костях, в некоторых смешанных и плоских. Оно состоит из тонких пластинок. Их расположение определяется функцией костной ткани. Они расположены параллельно линиям максимальных нагрузок. Это обеспечивает их функцию при наименьшем расходовании структурного материала. ^ покрывает тонким слоем эпифизы, находится в диафизах, в некоторых плоских костях. В компактном веществе пластинки образуют три слоя. Пластинки среднего слоя формируют структурную единицу компактного вещества кости остеон. Он представлен системой вставленных друг в друга цилиндров (от 5 до 20) с идущим в центре каналом остеона — гаверсовым. Остеоны отделены друг от друга посредством вставочных пластинок. Упорядоченная структура костной ткани обеспечивает выполнение ее сложной биологической функции. Рис.9.1. Строение кости А – структура компактного и губчатого вещества бедренной кости: ^ 3 – костномозговая полость; Б – схема расположения перекладин в губчатом веществе; В – микроструктура компактного вещества: ^ 4 – костномозговая полость.  Основные функциональные свойства мышц Примерно 600 мышц, прикрепленных к костям, обеспечивают все перемещения и движения человека — от рефлекторных миганий и глотательных движений до виртуозных движений пальцев пианиста, рук скрипача или кисти художника. Все скелетные мышцы состоят из однотипных клеток, которые ввиду своей удлиненной веретенообразной формы называют мышечным волокном. Мышца обладает тремя важнейшими свойствами: возбудимостью, проводимостью и сократимостью. Сократимость является специфическим свойством мышц. Возбуждение и сокращение мышц вызывается нервными импульсами, поступающими из нервных центров. Нервные импульсы, приходящие в область нервно-мышечного синапса (место контакта нерва и мышцы), приводят к выделению в постсинаптической мембране медиатора ацетилхолина, вызывающего потенциал действия. Под влиянием потенциала действия происходит высвобождение кальция, запускающего всю систему мышечного сокращения. В присутствии ионов Са2+ под влиянием активного фермента миозина начинается расщепление аденозинтрифосфата (АТФ), являющегося основным источником энергии при мышечном сокращении. При передаче этой энергии на миофибриллы белковые нити начинают перемещаться относительно друг друга, в результате чего изменяется длина миофибрилл — мышца сокращается. ^ Сокращаясь, мышцы выполняют работу. Работа мышц зависит от их силы. Мышца тем сильнее, чем больше в ней мышечных волокон, т. е. чем она толще. При пересчете на 1 см2 поперечного сечения мышца способна поднять груз до 10 кг. Сила мышц зависит и от особенностей прикрепления их к костям. Кости вместе с прикрепляющимися к ним мышцами являются своеобразными рычагами, и мышца может развивать тем большую силу, чем дальше от точки опоры рычага и ближе к точке приложения силы тяжести она прикрепляется. Человек может длительное время сохранять одну и ту же позу. Это статическое напряжение мышц. К статическим усилиям относятся стояние, держание головы в вертикальном положении и др. При статическом усилии мышца находится в состоянии напряжения. При некоторых упражнениях на кольцах, параллельных брусьях, при удержании поднятой штанги статическая работа требует одновременного сокращения почти всех мышечных волокон и, естественно, может быть очень непродолжительной из-за развивающегося утомления. При динамической работе поочередно сокращаются различные группы мышц. Мышцы, производящие динамическую работу, быстро сокращаются и, работая с большим напряжением, скоро утомляются. Но обычно различные группы мышечных волокон при динамической работе сокращаются поочередно, что дает возможность мышце длительное время совершать работу. Нервная система, управляя работой мышц, приспосабливает их работу к текущим потребностям организма. Это дает им возможность работать экономно, с высоким коэффициентом полезного действия. Для каждого вида мышечной деятельности можно подобрать некоторый средний (оптимальный) ритм и величину нагрузки, при которых будет выполнена наибольшая величина работы, а утомление будет развиваться постепенно. Работа мышц — необходимое условие их существования. Длительная бездеятельность мышц ведет к их атрофии и потере ими работоспособности. Тренировка, т.е. систематическая, нечрезмерная работа мышц, способствует увеличению их объема, возрастанию силы и работоспособности, что важно для физического развития всего организма. ^ Мышцы человека в состоянии покоя частично сокращены. Это состояние частичного сокращения, когда мышца напряжена, но не производит движения, называется тонусом мышцы. Тоническое напряжение мышц необходимо для того, чтобы удержать внутренние органы в нормальном положении и сохранять определенную позу. Во время сна, при наркозе тонус мышц несколько снижается, тело расслабляется. Полностью исчезает мышечный тонус только после смерти. Величина тонуса мышц находится в зависимости от функционального состояния центральной нервной системы. Тонус скелетных мышц связан с поступлением к мышце из двигательных нейронов спинного мозга нервных импульсов, которые следуют друг за другом с большим интервалом. Активность этих нейронов поддерживается импульсами из вышележащих отделов ЦНС, а также от рецепторов, находящихся в самих мышцах (проприорецепторов). В период новорожденности и в первые месяцы жизни детей тонус скелетных мышц повышен. Это связано с повышенной возбудимостью красного ядра среднего мозга. По мере усиления влияний, поступающих из структур головного мозга по пирамидной системе и регулирующих функциональную активность спинного мозга, тонус мышц снижается. Снижение тонуса отмечается во втором полугодии жизни ребенка, что является необходимой предпосылкой для развития ходьбы. Тонус мышц играет важную роль в осуществлении координации движений. ^ . К основным двигательным качествам человека относятся сила, скорость, выносливость и координация движений. Их развитие происходит асинхронно. Сила мышц. Максимально возможную силу сокращения мышца развивает при одновременном выполнении трех условий: 1. активации максимально возможного количества двигательных единиц (ДЕ) и, следовательно, мышечных волокон данной мышцы; 2. тетаническом сокращении двигательных единиц; 3. ее исходной длине, соответствующей состоянию покоя. Максимальная произвольная сила (МПС) мышц зависит от числа мышечных волокон, составляющих данную мышцу, и от их толщины. Число и поперечные размеры волокон определяют площадь поперечного сечения мышцы (ее анатомический поперечник) и в целом ее возможности развивать максимальную величину усилия. Измерение МПС осуществляется при произвольном усилии мышц, т.е. в тестах с заданием максимально сократить исследуемые мышцы МПС зависит от двух групп факторов: мышечных (периферических) и регуляторных (центрально-нервных). ^ относят: 1) механические условия воздействия мышечной тяги, передающейся на кости скелета (т.е. плечо действия мышечной силы и угол приложения этой силы к костным рычагам); 2) длину мышцы, поскольку сила сокращения ее зависит от исходной длины; 3) площадь поперечного сечения активируемых мышц, т.к. при прочих равных условиях сила мышцы тем больше, чем больше ее поперечные размеры; 4) композицию мышц. К регуляторным (центрально-нервным) факторам относят механизмы внутримышечной и межмышечной регуляции. Механизмы внутримышечной регуляции силы определяют число одновременно активируемых двигательных единиц, частоту импульсации двигательных мотонейронов спинного мозга данной мышцы, синхронизацию активации различных ДЕ мышцы во времени. Сила сокращения (в том числе и МПС) любой мышцы и их группы зависит также от совершенства нервной регуляции сокращения большого количества «смежных» мышц, т.е. от совершенства межмышечной координации. Этот вид управления движениями человека заключается в адекватном выборе необходимых мышц-синергистов, в ограничении активности «ненужных» мышц-антагонистов и в усилении активности мышц-антагонистов, обеспечивающих ограничение движения в смежных с несущими основную двигательную функцию суставах. Все это осуществляется механизмами межмышечной регуляции двигательных функций. Развитие мышечной силы в онтогенезе происходит неравномерно. На разных возрастных этапах наблюдаются периоды ускоренного прироста силы, замедления и стабилизации силы мышц. Увеличение силы у мальчиков обусловлено повышением концентрации в их крови андрогенов (12-13 лет), что приводит к росту мышечной массы. Одновременно завершается формирование суставно-связочного аппарата, совершенствуется система управления движениями. Степень прироста силы различных мышечных групп зависит от возраста. Так, в 6-8 лет наиболее интенсивно увеличивается сила мышц-сгибателей бедра, туловища, стопы и предплечья. В пубертатном периоде возрастает сила мышц-разгибателей. К 16-17 годам достигается соответствие силовых качеств мышц-сгибателей и разгибателей, характерное для взрослых людей. Увеличение мышечной силы зависит не только от возраста, но и от пола человека. В возрасте 7-8 лет мальчики и девочки имеют одинаковую силу большинства мышечных групп. В дальнейшем разница в силе мышц у мальчиков и девочек увеличивается и к 17-18 годам достигает максимума. Максимальные показатели силы мышц наблюдаются в возрасте 20-40 лет. В дальнейшем сила мышц начинает снижаться, т.к. в них уменьшается количество сократительных белков, обеспечивающих силу сокращения каждой мышечной клетки и, следовательно, всей мышцы. Скоростные качества мышц характеризуют способность мышц выполнять количество двигательных действий в единицу времени. Прежде всего, это качество определяется процентным соотношением в мышцах быстрых и медленных волокон ДЕ. Этот процент определен генетически, т.е. не зависит от тренированности человека. Мышцы людей имеющих способности к скоростно-силовым видам спорта (спринтерский бег, прыжки и др.), имеют в своем составе не менее 60-70% быстрых сильных волокон. Степень развития скоростно-силовых качеств обусловлена также силой всей мышцы и центрально-нервными механизмами, определяющими скорость включения мышечных волокон в сокращение. Скорость одиночных движений (например, при беге) увеличивается с возрастом и достигает максимума к 16-18 годам. Скоростные качества мышечных волокон находятся в прямой зависимости от активности в них миозин-АТФ-азы – фермента, расщепляющего АТФ и тем самым способствующего взаимодействию актиновых и миозиновых нитей мышечного волокна. Чем выше активность миозин-АТФ-азы, тем быстрее образуются и разрушаются поперечные мостики между актиновыми и миозиновыми нитями и тем, следовательно, больше скорость сокращения волокна. Поэтому быстрые мышечные волокна, отличающиеся высокой активностью этого фермента, сокращаются с большей скоростью, чем медленные. К 20 годам концентрация АТФ-азы в мышечных волокнах достигает наибольших величин. После периода некоторой стабилизации (20-30 лет) активность миозин-АТФ-азы начинает уменьшаться. Меньше становится и скорость сокращения мышц, что приводит к снижению скоростно-силовых качеств. Быстрота двигательных действий, например, предельная частота шагов при беге, на различных этапах онтогенеза зависит как от скоростных качеств мышц, так и от степени функционального развития двигательных нервных центров. Наиболее общим показателем изменения скорости движений с возрастом является угловая скорость (град/сек.) сгибания и разгибания в суставах. Начиная с 4-5 летнего возраста (30-35 град/сек.) этот показатель растет, достигая максимальных величин в 20-30 лет (50-80 град/с.). До 40 лет быстрота движений почти не меняется, а затем начинает плавно снижаться. В 70-80 лет она становится меньше, чем у 8-летних детей. Выносливость характеризуется способностью длительно выполнять мышечную работу без снижения ее эффективности на фоне развивающегося утомления. Различают выносливость: - силовую (способность многократно развивать около- и субмаксимальные по величине мышечные усилия); - скоростно-силовую (возможность длительно выполнять скоростно-силовые упражнения большой мощности); - статическую (способность продолжительно удерживать постоянное усилие); - динамическую (характеризуется предельным временем выполнения ритмических сокращений); - аэробную (способность десятки минут выполнять интенсивные физические упражнения в аэробном режиме); - анаэробную (возможность длительно выполнять мышечную работу при недостатке кислорода). При отсутствии специальных оговорок под выносливостью обычно понимают способность человека длительно работать в аэробном режиме. Силовая выносливость в наибольшей степени проявляется при удерживании статических усилий. В этом случае ее критерием является время удержания нагрузки до отказа. Наиболее интенсивный прирост выносливости при удержании статических усилий происходит в 11-12 лет, точные механизмы этого явления неизвестны. Способность мышц удерживать статические усилия, равные 50% от МПС, увеличивается с возрастом и достигает максимальных величин к 20-29 годам. В последующие годы этот вид выносливости снижается и к 70 годам составляет лишь 25-30% от достигнутого наивысшего уровня. Это основная причина снижения физической работоспособности у лиц старше 50-60 лет. Для оценки общей физической подготовленности человека и уровня его физического здоровья наибольшее значение имеют количественные показатели аэробной выносливости. Объективным и высоко информативным показателем выносливости является величина максимального потребления кислорода (МПК) организмом человека за одну минуту. Определяют ее путем прямого газоанализа при мышечной работе возрастающей мощности. В момент достижения МПК частота сердечных сокращений (ЧСС) достигает максимальных для каждого человека величин. Наличие прямой связи ЧСС с мощностью работы и величиной потребления кислорода позволяет применить также ряд косвенных методов определения МПК с использованием данных о ЧСС при конкретных величинах мощности работы. В зависимости от пола, возраста, уровня физической активности относительные величины МПК колеблются в очень широких пределах – от 25 до 85 мл/мин/кг массы тела. Чем больше МПК, тем выше уровень его физического здоровья. Величину МПК определяют функциональные возможности и резервы всех физиологических систем организма человека. Именно поэтому ее и используют в качестве объективного интегрального показателя при оценке уровня физического здоровья людей. Величина МПК зависит от состояния двух функциональных систем: ♦ кислородотранспортной системы, абсорбирующей кислород из окружающего воздуха (система внешнего дыхания) и переносящей его к органам и тканям (кровь и система кровообращения); ♦ системы утилизации кислорода, т.е. в основном мышечной системы, потребляющей доставляемый кровью кислород. Таким образом, МПК зависит: ► от способности системы внешнего дыхания максимально увеличить легочную вентиляцию и диффузионной способности легких; ► объема циркулирующей крови и общего содержания в ней гемоглобина; ► работы всех звеньев сердечно-сосудистой системы и, в первую очередь, величины предельного минутного объема кровообращения (МОК); ► регуляторных возможностей нейрогуморальной системы перераспределять кровь в сторону наиболее активно работающих мышц; ► максимально возможных величин кровотока через активные скелетные мышцы; ► особенностей работающих мышц, т.е. соотношения в них медленных и быстрых волокон, плотности капилляров, содержания митохондрий и активности ферментов окислительного ряда в мышечных волокнах. В соответствии с возрастными особенностями содержания гемоглобина в крови, функций кровообращения и дыхания, энергетического обмена в организме человека изменяются величины МПК в процессе онтогенеза. До периода полового созревания между мальчиками и девочками в среднем нет различий в абсолютных величинах МПК. Во всех возрастных группах МПК у женщин на 25-30% меньше, чем у мужчин. Это, по-видимому, связано с тем, что у женщин отмечается меньшее содержание гемоглобина в крови и больший процент жировой ткани. Наибольшие средние величины абсолютного и относительного МПК достигаются к 20-25 годам. Затем МПК постоянно снижается и в 60-70 лет составляет лишь 60-70% от МПК, достигаемого в возрасте 20-30 лет. На основе этих изменений МПК можно утверждать, что с 30-35 лет функциональные возможности не только нервно-мышечной системы, но и висцеральных систем человека (дыхание, кровь, кровообращение и др.) начинают снижаться. Чем выше уровень физической активности человека, тем больше у него МПК. Независимо от возраста у лиц, ведущих малоподвижный образ жизни, МПК на 10-20% меньше, чем у более подвижных. В зрелом возрасте у лиц, занимающихся физическими упражнениями, по сравнению с малоподвижными МПК на 50-200% выше. Физиологическая «стоимость» работы (по величине ЧСС) у лиц с меньшим МПК существенно выше. Это означает, что степень реактивности системы кровообращения и дыхания на физическую работу, а следовательно, и возможность возникновения острых сердечно-сосудистых расстройств возрастает по мере снижения аэробных возможностей человека. По мере развития ребенка изменяются его двигательные координационные способности. У детей до 5-6 лет двигательные акты еще не столь совершенны, как в возрасте 12-14 лет. В 7-летнем возрасте способность координировать движения становится более четкой и целенаправленной. Это связано с тем, что к 7 годам в ЦНС практически заканчивается формирование системы анализа сигналов, идущих от тактильных и кинетических рецепторов (мышечных и вестибулярных). Усиление процессов торможения в двигательных структурах мозга способствует концентрации возбуждения в регулирующих движения зонах головного мозга. Различные характеристики координационных способностей человека (степень совершенства механизмов управления движениями, ориентация в пространстве, устойчивость в прямостоянии, способность дифференцировать темп движений, скорость изменений суставного угла, регуляция величины мышечного напряжения) достигают параметров, близких к параметрам взрослых, к 14-16 годам. ^ Физическое оздоровление организма связано с поддержанием на высоком уровне деятельности всех его функциональных систем. Движение как основа любой успешной жизнедеятельности — первое важнейшее условие сохранения здоровья. Предлагаемые для этой цели физические упражнения по своему характеру могут быть динамическими и статическими. Гармоничное сочетание тех и других может дать отличный оздоровительный эффект, который заключается в высоком мышечном тонусе, хорошем самочувствии, желании жить и работать. Мышечная работа связана со значительными энергетическими затратами, а следовательно, требует увеличения притока кислорода. Это достигается прежде всего усилением деятельности органов дыхания и сердечно-сосудистой системы. Увеличиваются частота сердечных сокращений, систолический объем крови (количество крови, выбрасываемое при каждом сокращении) и минутный объем крови. Усиленное кровоснабжение обеспечивает кровью не только мышцы, но и центральную нервную систему, что создает благоприятные условия для ее более интенсивной деятельности. Интенсификация обменных процессов при мышечной работе приводит к необходимости усиленного выделения продуктов обмена, что достигается повышением активности потовых желез, играющих также важную роль в поддержании постоянной температуры тела. Все это свидетельствует о том, что физические нагрузки, требующие усиления мышечной работы, оказывают активизирующее влияние на деятельность физиологических систем. Кроме того, выполнение физических нагрузок оказывает стимулирующее влияние на двигательную систему, приводит к совершенствованию двигательных качеств. Вместе с тем эффективность физических нагрузок и их стимулирующее влияние на организм могут быть достигнуты только при учете возрастных возможностей организма ребенка, и прежде всего возрастных особенностей опорно-двигательного аппарата, обусловленных степенью его структурно-функциональной зрелости. Двигательная активность (деятельность) является неспецифическим раздражителем, вовлекающим в ответную реакцию все звенья нервной системы, и выступает в качестве общего воздействия на организм человека. Она стимулирует физиологические процессы в организме и повышает тонус системы, а значит, ее чувствительность и способность к реагированию. Физические упражнения увеличивают стойкость и полноту антистрессорных физиологических реакций. Все эти особенности физических нагрузок наиболее хорошо проявляются при нахождении оптимума в дозировании, при котором развивается наибольшая чувствительность организма. Физические движения: гимнастика, прогулки, походы, бег, дыхательные упражнения, а также такие вспомогательные процедуры, как душ, массаж, растирания, являются важным условием профилактики и сохранения здоровья. Все эти упражнения и процедуры оказывают на организм глубокое и благоприятное, а также оживляющее, стимулирующее и лечебное воздействие. Они противодействуют многим болезненным изменениям и недомоганиям, особенно у людей пожилого возраста: расширяются сосуды, нормализуются кровообращение и дыхание, улучшается общее состояние организма; стимулы, возникающие в мышцах, суставах и коже во время, например, гимнастики, душа, передаются внутренним органам, активизируя их деятельность. Физические упражнения, вводимые постепенно, осторожно и выполняемые длительное время, оздоравливающе действуют на хронически больных людей, улучшают состояние даже немощных людей. А у здоровых физическая культура поддерживает биологическую молодость и физическую силу до преклонного возраста. Возрастные особенности мышечной работоспособности, которые проявляются при динамической работе и статических напряжениях, неотделимо связаны с особенностями высшей нервной деятельности и сказываются на процессе тренировки и производительности в единицу времени. Так, тренировка по одному и тому же виду работы требует у 14-летних подростков в 2 раза больше времени, чем у взрослых. Производительность же работы на единицу времени у 14-15-летних составляет 63-70% от производительности взрослого. Время на отдых 15-18-летним школьникам требуется во много раз большее, чем затрачено на работу. Если 20-летнему для отдыха нужно время в 2 раза большее, чем затрачено на работу, то 17-летнему, даже тренированному к физической работе, его требуется в 4 раза больше. Проявляются определенные различия в мышечной работоспособности учащихся и в связи с их полом. Степень утомляемости при выполнении дозированной динамической мышечной работы у девочек и мальчиков в пределах одной возрастной группы одинакова. Сила же, выносливость и другие показатели мышечной работоспособности у девочек в среднем ниже, чем у мальчиков. Характерные особенности мышечной работоспособности девочек и девушек сказываются на объеме выполненных, особенно тяжелых работ. Работы средней тяжести и тяжелые выполняются девочками и девушками в меньшем объеме и вызывают более глубокие сдвиги в организме, чем у мальчиков и юношей. Адаптация к одной и той же работе у девочек происходит труднее, а работоспособность снижается быстрее, чем у мальчиков. Оптимальным для тренирующих влияний физических нагрузок является возраст от 9-10 до 13-14 лет, когда наиболее интенсивно формируются основные звенья двигательной системы и двигательные качества. Большими потенциальными возможностями для совершенствования двигательной системы обладает подростковый возраст. Это подтверждают яркие примеры достижений подростков в таких видах спорта, как художественная и спортивная гимнастика, фигурное катание, а также в балете, танцах, где наблюдаются удивительно высокие проявления координации движений. Вместе с тем следует учитывать, что этот возраст характеризуется значительными перестройками в функционировании организма, связанными с половым созреванием. Поэтому для подростков мальчиков и девочек, не занимающихся систематически спортом, надо дозировать нагрузки, связанные с проявлением максимальной силы и выносливости. При учете функциональных возможностей детского организма физические нагрузки оказывают чрезвычайно благоприятные влияния на физическое и умственное развитие ребенка. Физические упражнения являются эффективным средством совершенствования двигательного аппарата человека. Они лежат в основе любого двигательного навыка и умения. Под влиянием упражнений формируются законченность и устойчивость всех форм двигательной деятельности человека. Физиологический смысл упражнения сводится к образованию динамического стереотипа. В начальный период выполнения упражнения имеет место широко распространенное возбуждение в коре больших полушарий головного мозга. В деятельное состояние вовлекается большое число мышц, движения ученика неловки, суетливы, хаотичны. При этом сокращаются многочисленные мышечные группы, часто не имеющие никакого отношения к данному двигательному акту. Вследствие этого развивается торможение, снижается мышечная работоспособность. По мере упражнений широко распространенное корковое возбуждение концентрируется в ограниченной группе мышц, непосредственно связанных с данным упражнением или двигательным актом, образуется очаг стационарного возбуждения, отчего движения становятся более четкими, свободными, координированными и более экономичными в смысле затрат времени и энергии. На заключительной стадии образуется устойчивый стереотип, по мере повторения упражнения движения становятся автоматизированными, хорошо координированными, и они выполняются только за счет сопряжения тех групп мышц, которые необходимы для данного двигательного акта. Систематической тренировкой достигается увеличение мощности и полезного действия мышц тела. Это увеличение достигается благодаря развитию мышц, участвующих в данной работе (тренируемые мышцы увеличиваются в объеме, в связи с чем возрастает и их сила), а также в результате изменений, которые претерпевают сердечно-сосудистая и дыхательная системы. Дыхание у тренированных людей в покое более редкое и доходит до 8-10 в 1 мин по сравнению с 16-20 у нетренированных. Уменьшение частоты дыхания сопровождается углублением дыхания, поэтому вентиляция легких не уменьшается. При мышечной работе легочная вентиляция может доходить до 120 л в минуту. У тренированных людей увеличение вентиляции совершается за счет углубления дыхания, тогда как у нетренированных — за счет учащения дыхания, которое остается поверхностным. Углубленное дыхание тренированных людей способствует лучшему насыщению крови кислородом. У тренированных людей происходит уменьшение числа сердечных сокращений, но увеличивается систолический (ударный) и минутный объем крови при незначительном учащении работы сердца. У нетренированных людей минутный объем увеличивается за счет учащения сердечной деятельности при незначительном повышении систолического объема. Тренированность, которая может быть достигнута средствами физического воспитания ребенка, приводит не только к физическому совершенствованию детей и укреплению их здоровья, она отражается на развитии высших нервных функций и психических процессов, способствует гармоническому развитию личности. ^ Для всестороннего гармонического физического развития, совершенствования двигательных качеств и навыков, помимо выполнения определенных видов целенаправленных физических упражнений, дети нуждаются в удовлетворении естественной суточной потребности организма в движении. Суточная двигательная активность детей может быть выражена в объеме естественных локомоций. При свободном режиме в летнее время за сутки дети 7-10 лет совершают от 12 до 16 тыс. движений. У подростков суточное количество локомоций повышается. Например, у мальчиков 14-15 лет по сравнению со школьниками 8-9 лет суточная двигательная активность увеличивается более чем на 35%, а объем выполненной при этом работы — на 160%. Естественная суточная активность девочек ниже, чем мальчиков. Девочки в меньшей мере проявляют двигательную активность самостоятельно и нуждаются в большей доле организованных форм физического воспитания. По сравнению с весенним и осенним периодами года зимой двигательная активность детей и подростков падает на 30-45%. В период учебных занятий двигательная активность школьников не только не увеличивается при переходе из класса в класс, а, наоборот, уменьшается у старшеклассников. Состояние здоровья (заболеваемость, степень тренированности к физическим нагрузкам сердечно-сосудистой системы, дыхания, экономичность энерготрат, сопротивляемость воздействию неблагоприятных факторов), уровень развития двигательных качеств (силы, быстроты, выносливости) и физической работоспособности школьников 11-15 лет дали основание считать для них «высокий» уровень двигательной активности гигиенической нормой 21-30 тыс. локомоций, объем работы 110-150 тыс. кгм/сутки, динамический компонент 20-24%. Учащиеся этого же возраста при двигательной активности в 2-3 раза ниже гигиенической норны находятся в состоянии «двигательного голода» — гиподинамии. У таких школьников страдают обменные процессы, снижены двигательная подготовленность, иммунобиологическая реактивность, работоспособность. Наблюдается неэкономичная деятельность сердечно-сосудистой системы и дыхания при физических нагрузках (при выполнении физических упражнений; в процессе общественно полезного, производительного труда). Чрезмерная двигательная активность у детей и подростков, обусловленная преимущественно интенсивной (очень частой в неделю и продолжительной в течение дня) систематической спортивной тренировкой или соревнованиями, в сочетании с большим эмоциональным напряжением нередко влечет неблагоприятные изменения со стороны опорно-двигательного аппарата: растяжение связок, деформации межпозвоночных дисков и суставов, конечностей, нарушения функционального состояния центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, снижение сопротивляемости инфекционным заболеваниям, особенно легочной ткани к возбудителям болезней. У юных спортсменов наблюдаются признаки угнетения функции передней доли гипофиза и относительной недостаточности коры надпочечников. Следует учитывать возможность неблагоприятного влияния повышенной двигательной активности на детей и подростков и строго, в соответствии с требованиями гигиены и врачебного контроля, дозировать нагрузку во время спортивных тренировок и соревнований. Двигательные качества развиваются успешнее, если моторные упражнения включаются с первых дней систематического обучения ребенка в школе. Из всех возрастных групп детей, охваченных общим средним образованием, младший школьный возраст (6-11 лет) оказывается наиболее продуктивным периодом развития двигательных возможностей и физического совершенствования. Обучение по комплексной программе физического воспитания должно обеспечивать детям и подросткам требуемое их организму количество движений. При поступлении детей в школу их двигательная активность сокращается вдвое. За счет самостоятельной двигательной активности учащиеся I-III классов реализуют уже только 50% оптимального числа движений. Существенное значение в этом возрасте приобретают организованные формы занятий физическими упражнениями. Даже у здоровых, правильно развивающихся школьников только так называемая спонтанная двигательная активность и уроки физической культуры в школе не могут обеспечить нужный суточный объем движений. Урок физической культуры компенсирует в среднем 11% Необходимого суточного числа движений. Утренняя гимнастика дома, гимнастика перед началом уроков в школе, физкультпауза на уроках, подвижные игры на переменах, прогулки с подвижными играми после уроков позволяют детям 7-11 лет совершать до 60% требуемого для них суточного объема движений. Физкультурные паузы в школе и дома являются не только обязательной составной частью физкультурно-оздоровительной работы в режиме дня школьников, но и необходимым мероприятием — активным отдыхом, препятствующим падению умственной работоспособности. Установлено, что эффективность активного отдыха в процессе умственной работы возрастает при сокращении времени его проведения. Физкультурные минуты оптимальной длительности 55-70 с (не более 2 мин) включают упражнения перехода из позы сидя в позу стоя, ходьбу на месте, потягивания с поворотами, наклонами туловища и движениями рук (сжимание и разжимание пальцев), прыжки на месте и дыхательные упражнения в сочетании с движениями рук. На уроках в школе физкультурные паузы следует включать в I-II классах на 15-17-й минутах урока, в III-IX классах — на 20-й минуте. В домашних условиях учащиеся начальных классов должны проводить физкультпаузу через 30-40 мин работы над выполнением учебных заданий. Необходимо также широко внедрять ежедневные 15-20-минутные подвижные игры для детей I-II классов после третьего урока. В этих случаях умственная работоспособность возрастает в 3-4,5 раза, больше чем в тех случаях, когда они проводятся после первого или второго урока. Для подростков тоже рекомендуется активный отдых после третьего или четвертого урока и во второй половине дня, перед приготовлением домашних заданий. Если дать активный отдых после пятого или шестого урока, то наряду с ухудшением показателей работоспособности наблюдается угнетение фагоцитарной активности лейкоцитов крови. Особое внимание надо уделить плаванию. Нет необходимости доказывать важность его как жизненно необходимого навыка. Плавание занимает одно из первых мест по своему оздоровительному влиянию. ^ Привычное положение тела человека во время ходьбы, стояния, сидения и работы называют осанкой. Правильная осанка характеризуется нормальным положением позвоночника с его умеренными естественными изгибами вперед в области шейных и поясничных позвонков, симметричным расположением плеч и лопаток, прямым держанием головы, прямыми ногами без уплощения стоп. При правильной осанке наблюдается оптимальное функционирование системы органов движения, правильное размещение внутренних органов и положение центра тяжести. Целый ряд причин — нерациональный режим, различные заболевания, приводящие к ослаблению связочно-мышечного аппарата и организма в целом, а также неудовлетворительно поставленное физическое воспитание и недостаточное внимание взрослых к воспитанию у детей навыка правильной осанки — приводят к возникновению и развитию значительных нарушений телосложения. Эти нарушения в виде увеличения естественных изгибов позвоночника и появления боковых искривлений, крыловидных лопаток, асимметрии плечевого пояса, уплощения грудной клетки не только обезображивают форму тела, но затрудняют работу внутренних органов (сердца, легких, желудочно-кишечного тракта), ухудшают обмен веществ и снижают работоспособность, а у подростков и взрослых — производительность труда. Например, при сколиозах (боковых искривлениях позвоночника) диагностированы изменения работы как правого, так и левого желудочков сердца. Выражена асинхронность в их деятельности, и со временем возникают тяжелые нарушения в работе сердца. Искривления позвоночника у девочек, возникающие в период роста костей, часто изменяют форму таза, суживая его в продольном и поперечном направлениях, что впоследствии может привести к осложнению родов. Ослабленные дети часто имеют нарушение осанки и искривления позвоночника. Большинство из них еще в раннем возрасте переносят многие детские инфекционные болезни, болеют рахитом, следы которого остаются на скелете в виде деформаций грудной клетки, искривлений ног, плоских стоп. Заболевания часто усугубляют формирование неправильной осанки и развитие деформаций позвоночника. Прежде всего следует отметить близорукость и косоглазие, гипотонию мышц, пороки развития позвоночника, заболевания легких и сердца. Небезызвестно, что близорукости часто сопутствует кифоз, по причине выработавшейся привычки держать голову и шейно-грудной отдел позвоночника наклоненными вперед. Слабость мышц, связанная с рахитом, ревмато-токсикозом, при закрепившейся привычке неправильно держать голову, корпус, плечи и тазовый пояс способствует развитию неправильной осанки и образованию деформаций. При отсутствии внимания со стороны учителей и родителей дефекты осанки, возникшие у детей еще в дошкольном возрасте, в период школьной жизни существенно прогрессируют. Особенно быстрое прогрессирование деформаций возможно в препубертатный и пубертатный периоды. Осанка в основном формируется в 6-7 лет. Равно как и другие навыки, поддержание правильной позы во время ходьбы, выполнения работ стоя или при ответах у доски, а также в период многочасовых учебных занятий за партой или дома за письменным столом требует систематичности и повторяемости. Образование и закрепление двигательных навыков, формирующих осанку детей, происходит постепенно и длительно с раннего возраста. Предпосылками нарушения осанки может стать то, что ребенка рано усаживают, обкладывая подушками, неправильно носят из руках, преждевременно (минуя стадию ползания) начинают учить ходить, во время прогулок постоянно держат за руку. В дошкольные годы нарушению осанки способствуют уплощение стоп, неправильная поза во время рисования, выполнения работ на земельном участке с использованием инвентаря, не отвечающего своими размерами возрастным особенностям детей. С самого начала обучения в школе к этим отрицательным моментам могут присоединиться и другие: резкое ограничение двигательной активности (почти на 50% по сравнению с дошкольным периодом воспитания), увеличение статической нагрузки, связанной с вынужденной рабочей позой (сидя или стоя), ношение в одной руке портфеля с тяжелыми книгами и тетрадями. Нарушению осанки способствуют усвоенные привычки: сидеть горбясь (кифозируя позвоночник) или горбясь и искривляя позвоночник в бок (кифосколиозируя) в его поясничном и грудном отделах; стоять с упором на одну ногу (что также может вызвать боковое искривление позвоночника); ходить с наклоненной вниз головой, опущенными и сведенными вперед плечами. Нарушениям осанки и искривлениям позвоночника может способствовать неправильная организация ночного сна детей и подростков: узкая, короткая кровать, мягкие перины, высокие подушки. Привычка спать на одном боку, свернувшись «калачиком», согнув тело и поджав ноги к животу, влечет нарушение кровообращения и нормального положения позвоночника. Отрицательно сказывается на состоянии осанки и внутренних органов перетягивание живота в верхней его части тугими резинками и поясами. Этим вызываются изменения во внутренних органах брюшной полости, нарушается правильное, глубокое дыхание, координированное движение многих мышц, поддерживающих позвоночник и препятствующих его деформации. Легко воспитывается и закрепляется у школьников навык правильной осанки, если одновременно с общеукрепляющими организм оздоровительными мерами (рациональный распорядок дня, гигиенически полноценный сон, питание и закаливание) учащиеся ежедневно выполняют разнообразные физические упражнения, если трудовое обучение, общественно полезный, производительный труд организованы с учетом возрастно-половых особенностей детей и подростков, а учебные и неучебные занятия проходят в школе и во внешкольных учреждениях в условиях, отвечающих требованиям гигиены. Нарушения осанки в переднезаднем направлении проявляются в увеличении или уменьшении естественных изгибов позвоночника, в отклонениях от правильного положения плечевого пояса, туловища, головы. Наиболее частыми нарушениями осанки являются плоская спина, круглая, кругловогнутая. Плоскостопие. Деформация, заключающаяся в частичном или полном опущении продольного или поперечного свода стопы, часто обеих, называется плоскостопием. Это довольно частое нарушение опорно-двигательного аппарата у детей и подростков. Оно сопровождается жалобами детей и подростков на боль в ногах при ходьбе, быструю утомляемость, особенно во время длительных прогулок, экскурсий и походов. У нормальной стопы с высоким сводом опорная поверхность занимает не более 1/з поперечника стопы. Если опорная поверхность занимает 50-60% поперечника стопы — стопа уплощенная. При плоскостопии стопа соприкасается с полом (землей) почти всеми своими точками и след лишен внутренней выемки. Плоскостопие чаще бывает приобретенным и значительно реже — врожденным. Приобретенное плоскостопие может быть статическим, травматическим и паралитическим. Статическое плоскостопие развивается у детей постепенно в результате несоответствия нагрузки на связки, мышцы и кости гигиеническим требованиям (избыточная масса тела, ношение чрезмерных для возраста тяжестей, ношение валяной обуви и обуви на твердой, лишенной эластичности подошве, а также обуви без каблука). Часто причиной развития у детей статического плоскостопия является рахит. Травматическое плоскостопие развивается после повреждения стопы, голеностопного сустава, лодыжек. Паралитическое плоскостопие наблюдается в связи с заболеваниями нервной системы, чаще всего это последствие детского паралича. Профилактика плоскостопия зависит от воспитания правильной походки. Необходимо чтобы носки при ходьбе и стоянии смотрели прямо вперед, нагрузка приходилась на пятку, первый и пятый пальцы, а внутренний свод не опускался. Для укрепления мышц, поддерживающих свод стопы, рекомендуется ходьба босиком по неровной, но мягкой (песок, мягкий грунт) поверхности. При ходьбе полезно периодически поджимать и расслаблять пальцы. Профилактически и для коррекции в ежедневную утреннюю гимнастику вводят ряд упражнений (ходьбу на носках, на пятках, на внутренних и внешних краях стоп, подскоки, упражнения с использованием специальных устройств). Подобные же упражнения выполняют на уроках физической культуры и на специальных занятиях корригирующей гимнастикой. Положительное влияние на укрепление свода стопы оказывают игры в волейбол, футбол. Большое значение имеет ношение обуви, отвечающей гигиеническим требованиям. Она должна точно соответствовать длине и ширине стопы (не жать, но и не быть слишком просторной), иметь широкий носок, чтобы пальцы не сжимались, широкий каблук 1,5-2,0 см и эластичную подошву. Девочкам противопоказано ношение обуви на высоких каблуках (4-5 см), чтобы не нарушалась осанка, не происходило искривление позвоночника и смещение позвонков, изменение правильного положения таза и его размеров. При плоскостопии, помимо лечебных упражнений, контрастных ножных ванн и массажа, бывает необходимо ношение по указанию врача вкладышей-супинаторов в обычную обувь или изготовление специальной ортопедической обуви. Всестороннее физическое воспитание детей и подростков, выполнение общеразвивающих и специальных физических упражнений ежедневно дома, на уроках в школе — основа профилактики нарушений опорно-двигательного аппарата, укрепления здоровья. Всестороннему гармоническому развитию и укреплению здоровья содействует и правильно организованное трудовое обучение, общественно полезный, производительный труд, особенно выполнение работ на открытом воздухе при благоприятных погодных условиях. ЛИТЕРАТУРА: 1. Кассиль Г.Н. Внутренняя среда организма. М.: 1978. 2. Леоньтьева Н.Н., Маринова К.В. Анатомия и физиология детского организма. М.: 1986. 3. Хрипкова А.Г., Антропова М.В., Фарбер Д.А. Возрастная физиология и школьная гигиена. М.: Просвещение, 1990. - 319 с. 4. Рыбаков А.И., Денисова С.В. Организация физического воспитания школьников с ослабленным здоровьем // Детский тренер, 2005.- С.27-40. 5. Физиологические основы здоровья человека: Учебник для мед.вузов / Под ред. Б.И.Ткаченко. – СПб.; Архангельск: изд.центр Север.гос.мед.ун-та, 2001. - 726 с. 6. Петрушин В.И., Петрушина Н.В. Валеология: Учеб.пособие. М.: Гардарики, 2002. - 432 с. 7. Рыбаков А.И., Денисова С.В., Пищаева М.В., Маслова В.Ю. Гигиена здорового образа жизни. - Арзамас: АГПИ, 2004. - 60 с. 8. Рыбаков А.И., Денисова С.В., Пищаева М.В., Маслова В.Ю. Массаж — лечебное и профилактическое средство. Арзамас: АГПИ, 2006. - 76 с. 9. Анатомо-физиологические и возрастные особенности организма человека: Учебное пособие для студ.пед.вузов /АГПИ им.А.П.Гайдара; /А.И.Рыбаков, М.В.Пищаева, С.В.Денисова, В.Ю.Маслова, Ю.Н.Иванченко. – Арзамас: АГПИ, 2005. – 92 с.  СОДЕРЖАНИЕ: Введение……………………………….….….....…... 3 1. Внутренняя среда………………………….….… 4 2. Гомеостаз…………………………………..….…. 7 3. Кровь и ее компоненты………………….….…..11 4. Гуморально-гормональная регуляция физиологических процессов…………….….. 19 5. Механизмы гуморально-гормональной регуляции функций…………………….……. 26 6. Защитные функции организма………..…… 33 7. Внутренняя среда ЦНС. Гемато-энцефалический барьер………..…… 40 8. Внутренняя среда – источник боли……….….46 9. Значение опорно-двигательного аппарата в развитии организма……………….….…..…… 57 Литература………………………………..…….….. 77 Содержание……………………………….……..… 78 Учебное издание ^ Учебное пособие для студентов педагогического института Часть 1. Готовность к обучению. Часть 2: Значение внутренней среды организма и опорно-двигательного аппарата в жизнедеятельности организма. Ус.п.л. 4,2. ^ Часть 4. Профилактика нарушений слуха, зрения и речи. В авторской редакции Пищаева М.В. Денисова С.В. Маслова В.Ю. Лицензия ИД № 04436 от 03.04.2001. Подписано в печать 15.06.2007. Формат 60х84х16. Усл.печ.листов 17,1. Тираж 50 экз. Заказ № Издатель: Арзамасский государственный педагогический институт им.А.П.Гайдара 607220, г.Арзамас Нижегородской обл., ул.К.Маркса Участок оперативной печати АГПИ 607220, г.Арзамас, Нижегородской обл., ул. К.Маркса, 36. |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям