Після того, як відомий англійський фізіолог, лоуреат Нобелівської премії з фізіології і медицині, Арчібальт Хілл (Archibald Hill) в 1930 році вперше виміряв максимальне споживання кисню (далі по тексту - МПК), кіслородотранспортной система завжди вважалася обмежувальним фактором МПК. Однак італійський дослідник Ді Прамперо (Di Prampero) обчислив, що кіслородотранспортной система становить 75% від усіх факторів, здатних обмежувати МПК. Швидкість доставки кисню залежить від декількох факторів:
Адаптація серця. Серцевий викид - це кількість крові, що перекачується серцем за хвилину і, як правило, розглядається одним з основних обмежувачів МПК. Серцевий викид залежить від двох чинників, так як вираховується твором частоти серцевих скорочень на ударний обсяг серця. Таким чином, для збільшення серцевого викиду необхідно збільшити хоча б один з цих факторів.
Як свідчать дослідження, максимальна частота серцевих скорочень не змінюється під дією тренувань, і навіть знижується від тривалих аеробних тренувань. Але в той же час аеробні тренування на витривалість сприяють збільшенню ударного обсягу серця, як в спокої, так і під час фізичних вправ.
Підвищення ударного об'єму серця пов'язано, перш за все, зі збільшенням його розмірів і скорочувальної здатністю. Ці зміни викликає поліпшення здатності серця швидко заповнюватися кров'ю і збільшення кінцевого діастолічного об'єму. Згідно з механізмом Франка-Старлінг (закон серця), чим більше розтягується серце в кінці наповнення, тим сильніше воно після цього стискається. Звідси випливає логічний висновок, що збільшення кінцевого діастолічного об'єму, створюючи більше розтягання серцевого м'яза, призведе до подальшого зростання серцевого викиду. Тобто збільшення кінцевого діастолічного об'єму грає головну роль в підвищенні ударного обсягу. Тому у спортсменів, що спеціалізуються на витривалість, серце має підвищену здатність швидко заповнюватися кров'ю при високій частоті серцевих скорочень, що дуже важливо, тому що при високій інтенсивності у серця дуже мало часу між ударами, щоб наповнитися кров'ю. При подальшому вивченні цієї особливості серця виявлено, що зростання ударного об'єму серця, є повністю результат збільшення ударного об'єму діастоли.
Традиційно вважалося, що збільшення серцевого викиду при прогресивному вправі до відмови відбувається пропорційно зростанню ударного обсягу, який в результаті перестає рости і виходить на «плато», а частота серцевих скорочень зростає до максимуму. Однак останні дослідження показують у деяких елітних спортсменів постійне зростання ударного обсягу, без виходу на «плато». Це дослідження піддається критиці, оскільки не знайдені причини даного феномена. Передбачається, що причина цього явища в тому, що воно відбувається через безперервне збільшення кінцевого діастолічного об'єму при прогресивному вправі, яке обумовлено посиленням механізму Франка-Старлінг.
Ще одним фактором, що сприяє збільшенню кінцевого діастолічного об'єму, є збільшення кров'яного обсягу. Було виявлено, що збільшення і зменшення обсягу крові викликали значні зміни в максимальній швидкості діастолічного наповнення, ударному обсязі і серцевому викиді. Ці результати показують, що збільшення обсягу крові, причиною якого є тренування на витривалість, покращують ударний обсяг і серцевий викид за допомогою більш швидкого діастолічного наповнення серця.
Як вже було сказано, високий серцевий викид може мати негативні наслідки щодо доставки кисню, так як знижується час дифузії через занадто швидкого руху крові через «зону обміну киснем». В ідеалі тіло повинно саме створювати баланс, що забезпечує максимальну доставку кисню до м'язів. Під цим балансом передбачається ефективний межа, до якого повинен збільшуватися серцевий викид, за умови, що в легенях не відбувається підвищення дифузійної здатності. Дане явище виявляється на великих висотах, де, незважаючи на збільшення серцевого викиду, не спостерігається зростання поглинання кисню через обмеження дифузії.
Гемоглобін. Іншим важливим фактором в транспортуванні кисню є кіслородотранспортной здатність крові, яка залежить від маси червоних кров'яних тілець (еритроцитів) і концентрації гемоглобіну. Рівень, з яким гемоглобін зв'язується з киснем, залежить від парціального тиску кисню в крові і контакту гемоглобіну з киснем. Рівень, з яким кисень притягується до гемоглобіну залежить від температури, РН-фактора, концентрації іонів водню і вуглекислого газу в крові. Здавалося б, що зростання тяжіння кисню до гемоглобіну повинен означати позитивну адаптацію організму, але це послужило б також більш утрудненого від'єднання кисню при передачі його м'язових клітин.
Збільшення гемоглобіну дожно підвищити працездатність організму за рахунок збільшення кіслородотранспортной функції крові. Дослідження підтвердили це припущення, так як виявили зниження витривалості при падінні концентрації гемоглобіну. Наприклад, зниження гемоглобіну при анемії викликало зменшення МПК. Цікаві дані отримав вчений Екбольм Б. (Ekbolm B.): після зниження концентрації гемоглобіну за рахунок викачування крові, спочатку виявили зниження МПК і витривалості. Однак через два тижні МПК повернувся до колишнього рівня незважаючи на те, що концентрація гемоглобіну і рівень витривалості досі залишалася зниженою. Той факт, що МПК може відновлюватися навіть при низькій концентрації гемоглобіну, свідчить про високий потенціал організму і показує, що існує багато способів оптимізації доставки кисню до м'язів. Крім того, повернення МПК до колишнього рівня при зниженій, внаслідок забору крові, витривалості вказує на думку, що МПК і витривалість можна вважати синонімами.
В аналогічних дослідженнях штучне підвищення концентрації гемоглобіну сприяло поліпшенню витривалості і МПК. Вчений Бьюїк Ф. (Buick FJ) зі співавторами в одному з досліджень, присвяченому даному питанню, довів, що відбувся значний приріст працездатності і МПК у 11 елітних бігунів, після того як їм було зроблено переливання крові, внаслідок якого концентрація гемоглобіну підвищилася з 157 до 167 г / л. При дослідженні «допінгу крові», який штучно призводить до збільшення концентрації гемоглобіну, приріст МПК варіювався від 4 до 9%.
Загальний обсяг крові. Зі збільшенням концентрації гемоглобіну кров стає більш в'язкою. Гематокрит є мірою в'язкості крові, або відношенням еритроцитів до загального обсягу крові. При підвищенні в'язкості крові швидкість кровотоку знижується і це призводить до зниження доставки кисню і поживних речовин до м'язів. Таким чином, занадто високий гематокрит потенційно може знижувати витривалість. З цього випливає, що повинен дотримуватися певний баланс між швидкістю кровотоку і кіслородотранспортной здатністю крові, щоб забезпечувати максимально можливу доставку кисню до м'язів. З тренуваннями на витривалість обсяг крові, як правило, збільшується разом з гемоглобіном і гематокритом, і може бути підвищений на 10%. Судячи з усього, організм має функцію саморегулювання оптимального рівня гематокриту, що забезпечує максимальну доставку кисню до м'язів. Тим не менш, до цих пір не з'ясовано, що краще сприяє високій продуктивності - високий гематокрит з підвищеною в'язкістю крові, або низький гематокрит зі зниженою в'язкістю крові. У спортсменів, які використовують допінг з метою підвищити гемоглобін (наприклад, ЕПО), спостерігався небезпечно високий рівень гематокриту. З іншого боку, деякий восточноафриканские бігуни, що входять до світової еліти, показували результати екстра-класу з дуже низьким рівнем гемоглобіну і гематокриту, який характерний для хворих на анемію.
Можливо, причина цього криється в великому загальному обсязі крові, або це своєрідна адаптація організму до тренувань на великих висотах. Цілком можливо, що оптимальний спосіб доставки кисню до м'язів з точки зору балансу рівня гемоглобіну і в'язкості крові, варіюється в залежності від індивідуума. Ще одна особливість організму полягає в тому, що при інтенсивному вправі тіло направляє більшу частину крові до працюючих м'язів і життєво важливих органів. Цей механізм дозволяє отримувати працюючих м'язів більше кисню. Під час відпочинку біля 15-20% від загального обсягу крові надходить до м'язів, в той час як при інтенсивній роботі на задіяні м'язи припадає близько 85-90%. Цей процес відбувається за рахунок звуження і розширення артерій. Артерії, що доставляють кров до працюючих м'язів розширюються, дозволяючи більшій кількості крові потрапляти в ці м'язи.
Щільність капілярів. Як вже було сказано, кисень під час вправи потрапляє в працюючі м'язи. Цей процес відбувається за допомогою капілярів, найдрібніших кровоносних судин організму. Вони обплітають м'язові волокна, тим самим забезпечуючи приплив поживних речовин до волокон і відтік продуктів обміну. Логічно можна припустити, що чим більша щільність капілярів в м'язах, тим більше кисню в них надходить. Підвищенню щільності капілярів сприяють вправи на витривалість, особливо високоінтенсивні. Крім того, спостерігається прямий взаємозв'язок між щільністю капілярів і МПК.
джерело: runnersclub.ru
