Ендокринна адаптация и промени в обмяната на веществата по време на физическа работа

По време на физическа работа се наблюдават промени в обмяната на веществата, в обема и състава на телесните течности и във функцията на ендокринната система.

Ендокринна адаптация по време на физическа работа

Ендокринната система е съставена от жлези, които секретират химическите пратеници на организма, наречени хормони. Тази система обединява и регулира функциите на тялото с цел поддържане на хомеостазата. Хормоните, продуцирани от ендокринните жлези, регулират растежа, метаболизма, репродукцията, електролитното и алкално-киселинното равновесие. Компонентите на ендокринната система са:

• ендокринни жлези;
• хормони;
• прицелни клетки или органи.

По време на физическа работа се наблюдават промени в секрецията на хормоните:

• промени в секрецията на хипофизата – хипофизната жлеза се дели на два дяла – преден и заден. Предният се означава като аденохипофиза, а задният – като неврохипофиза. Физическата работа повлиява секрецията на някои от хормоните отделяни от тази жлеза. Растежният хормон се отделя от аденохипофизата. Основната му функция е свързана с регулиране на растежа и развитието след раждането. Той стимулира клетъчното делене и увеличаването на клетъчния обем. Действа върху хрущялната и костната тъкан, мускулите и черния дроб. Физическата работа стимулира секрецията на растежен хормон. Малко след началото и продукцията и отделянето му се увеличават. Все още не са изяснени механизмите, по които се осъществява това. Смята се, че се дължи на нервни фактори. Според една от хипотезите физическата работа директно стимулира секрецията на растежен хормон. Повишените нива на растежен хормон стимулират отделянето на мастни киселини от мастната тъкан и инхибират използването на глюкоза от клетките. По тази причина растежния хормон се означава като контраинсуларен хормон. Той инхибира въглехидратния катаболизъм и стимулира анаболитните процеси.

От аденохипофизата се отделя и гландотропния тиреостимулиращ хормон (ТСХ). По кръвен път той достига до щитовидната жлеза и стимулира нейните функции. Щитовидната жлеза има централна роля в регулацията на клетъчния метаболизъм. Физическата работа стимулира производството и отделянето на ТСХ. Други гландотропни хормони, които се отделят от хипофизата, са лутеинизиращият и фоликулостимулиращият хормон. При жените фоликулостимулиращият хормон инициира растежа на фоликулите в яйчниците и стимулира секрецията на естрогени (женски полови хормони). Заедно с лутеинизиращия хормон, той предивиква спукване на фоликула и отделяне на зряла яйцеклетка годна за оплождане. При мъжете фоликулостимулиращия хормон стимулира растежа на герминативния епител в семенниците, като по този начин потенцира сперматогенезата. Лутеинизиращият хормон стимулира секрецията на тестостерон (мъжки полов хормон). Секрецията на тези гландотропни хормони не се асоциира с промени по време на физическа работа. Смята се, че отделянето на лутеинизиращ хормон се увеличава само в началото и.

Ендокринната функция на неврохипофизата също се повлиява от физическата работа. От нея се отделят два хормона: окситоцин и антидиуретичен хормон. Антидиуретичният хормон участва в регулацията на водно-солевата хомеостаза, като предизвиква увеличаване на реабсорбцията на вода в бъбречните тубули. Физическата работа представлява мощен стимул за секрецията на АДХ. Увеличаването му стимулира реабсорцията на вода от бъбречните тубули по време и след края нa физическата работа. Това спомага за запазване на обема на телесните течности и за предпазване от дехидратация. При увеличаване на приема на течности, секрецията на антидиуретичен хормон се инхибира и количеството на отделената урина се увеличава.;

• промени в секрецията на щитовидната жлеза – по време на физическа работа секрецията на хормоните на щитовидната жлеза се увеличава с цел регулация на телесната температура, сърдечната честота и кръвното налягане.;
• промени в секрецията на надбъбречните жлеза – надбъбречните жлези представляват малки структури, локализирани на върха на всеки бъбрек. Те се състоят от две части – кора и сърцевина. Хормоните, които се отделят от сърцевината на надбъбречната жлеза, са адреналин и норадреналин. Основната им функция е осигуряване на достатъчно източници на енергия, когато организмът се нуждае от нея. В този смисъл физическата работа директно управлява количеството отделени хормони от надбъбречната сърцевина. Например, нивата на норадреналина се увеличават от два до шест пъти в зависимост от мощността на физическата работа. Продължителността и също влияе на секрецията на катехоламини, като съществува директна връзка между нивата на адреналин и норадреналин и времето на физическа работа. Други фактори, които оказват влияние на секрецията им, са възрастта и пола. От надбъбречната кора се отделят стероидни хормони, които се разпределят в три групи – минералкортикоиди (алдостерон), глюкокортикоиди (кортизол) и полови хормони (андрогени), защото се секретират от различни зони на кората. Физическата активност повлиява по различен начин секрецията на кортизол в зависимост от интензивността, продължителността и, хранителния статус и циркадния ритъм. Секрецията на кортизол се увеличава с увеличаване на мощността на физическата работа.

• промени в секрецията на задстомашната жлеза – задстомашната жлеза е дълга 14 сантиметра и тежи около 60 грама. Тя е жлеза със смесени функции – ендокринни и екзокринни. Хормоните, произвеждани от ендокринната и част, заемат централно място в обмяната на въглехидратите и в частност в регулацията на нивата на глюкоза в кръвта. Основните хормони, които се произвеждат от нея, са инсулин и глюкагон. Най-често срещаната патология, свързана с нея, е заболяването захарен диабет, чиято основна характеристика са повишените нива на глюкоза в кръвта. Захарният диабет е два типа – тип 1 (инсулинозависим) и тип 2 (инсулинонезависим). Физическата работа заема централно място в контрола на диабета. Тя е важна част от нефармакологичната терапия на индивиди с диабет тип 2. Рисковите фактори, които предразполагат към развитието на това заболяване, а именно наднормено тегло, хипертония и наследствени фактори, могат да бъдат добре контролирани с редовна физическа работа, която подобрява гликемичния контрол (контрол на нивата на кръвната захар), функцията на сърдечно-съдовата система и цялостния физиологичен профил на организма. Физическата активност от 115 до 170 минути седмично подобрява периферната инсулинова чувствителност. По време на физическа работа секрецията на глюкагон се увеличава.

Промени в обмяната на веществата по време на физическа работа

По време на физическо натоварване настъпват невроендокринни промени, които имат за цел да задоволят увеличените потребности от енергийни източници на скелетните мускули и на миокарда. Наблюдаваните промени в обмяната на веществата са следствие от промените в ендокринната система. Под действието на централната команда се увеличава тонусът на симпатиковия дял на вегетативната нервна система и активността на надбъбречната сърцевина. Едновременно с това се активира хипоталамо-хипофизо-надбъбречната ос в отговор на стресовата реакция, която се развива по време на физическо натоварване. Кортизолът и циркулиращите катехоламини предизвикват промени в обмяната на веществата. Ефектът им се подпомага от секрецията на глюкагон и от потиснатата инсулинова секреция. Така се образува един комплексен невроендокринен отговор, който води до състояние подобно на гладуване. Стимулират се процесите на мобилизиране и новообразуване на субстрати за катаболизма – чернодробна и мускулна гликогенолиза, липолиза и глюконеогенеза. В резултат на това концентрацията на свободните мастни киселини и на глицерола в кръвта се повишава. При много интензивни и краткотрайни натоварвания основен източник на енергия за мускулното съкращение са запасите от АТФ и креатинфосфат, като енергията се освобождава с голяма скорост. В рамките на минути анаеробната гликолиза осигурява необходимата енергия, при което се образува лактат. Този лактат се използва като източник на енергия в останалите мускули и в миокарда, като се насочва към гликонеогенеза в черния дроб и в бъбреците. При по-продължителни физически натоварвания основната част от енергоразхода е за сметка на аеробни процеси, чиято скорост на протичане с по-ниска. В началото и в черния дроб преобладава гликогенолизата. При изчерпване на запасите от гликоген нараства значението на глюконеогенезата. В черния дроб се екпресира ензима глюкозо-6-фосфатаза. По тази причина той изпълнява буферна функция по отношение на плазмената концентрация на глюкозата. Гликогенът в мускулите се разгражда. Това не участва в повишаването на кръвната захар, тъй като в мускулните клетки липсва ензима глюкозо-6-фосфатаза. Глюкозо-6-фосфатът в тях се разгражда до вода и въглероден диоксид, или по пътя на гликолизата до лактат, който може да се включи в глюконеогенезата в черния дроб или да се оползотвори като енергиен източник в миокарда.

Скелетните мускули са основните места за окисляване на мастните клетки в организма, поради което триацилглицеролите представляват важен източник на енергия при покой и при умерени физически натоварвания. При умерено натоварване липолизата в мастната тъкан нараства около 3 пъти в резултат от стимулиране на β-адренорецепторите. Това спомага за увеличаване на доставката на мастните киселини към работещите мускули. Потисната инсулинова секреция е още един фактор, който спомага за усиленото разграждане на мастните киселини. При субмаксимални или при максимални натоварвания липидите вече не са основен източник на енергия и се преминава предимно към използване на въглехидрати.

Използването на аминокиселини е почти незначително. Катаболизмът им няма съществено значение за производството на енергия, но въпреки това глутаматът, аланинът и аминокиселините с разклонена верига са необходими като източник на трикарбонови киселини за цикъла на Кребс и за субстрати за глюконеогенезата. При продължителна мускулна работа може да се наблюдава намаляване на мускулната маса, поради увеличен катаболизъм и намален синтез на белтъци.

Промени в обема и състава на телесните течности по времена физическа работа

По време на физическа работа се наблюдават и промени в обема и състава на телесните течности. Филтрационната площ в системното кръвообращение значително се увеличава. Това се дължи на увеличения кръвен поток и на отварянето на множество нови капиляри. Намаляването на съпротивлението в артериолите води до увеличаване на хидростатичното налягане в системните капиляри. При интензивно динамично натоварване силно нараства количеството филтрирана течност към междуклетъчното пространство и се редуцира плазмения обем. Намаляването на обема на циркулиращата кръв води до намаляване на минутния обем. Хиповолемията, която се образува, играе ролята на допълнителен фактор, който способства за активиране на симпатикуса по време на физическа работа. Тя се дължи на нарасналата потна секреция, вследствие от увеличената топлопродукция по време на интензивната физическа работа. Загубата на големи количества течности от хипотонична трансцелуларна потна секреция води до хиперосмотична дехидратация, която се отразява върху обема и състава на вътреклетъчната течност. Това води до стимулиране на секрецията на алдостерон и на антидиуретичен хормон с цел компенсиране на водния и натриевия баланс.

По време на физическа работа се наблюдават промени в състава на телесните течности, които са сходни с тези при гладуване. Концентрацията на свободните мастни киселини, на някои аминокиселини и на глицерола се увеличава. Концентрацията на глюкозата в кръвта леко намалява поради повишеното и използване от работещите мускули. Продължителната и интензивната физическа работа може да доведе до повишаване на концентрацията на K⁺ в междуклетъчното пространство. Това може да предизвика промени във възбудимостта на мускулните влакна и намаляване на мембранния потенциал на покой до стойности. Концентрацията на водородните катиони H⁺ се увеличава в резултат на анаеробната гликолиза. Тя се повишава първо в клетките, след това и в екстрацелуларната течност. Това води до развитието на метаболитна ацидоза, която е една от причините за развитието на мускулна умора. Натрупването на H⁺ в мускулните влакна нарушава калциевата обмяна в клетката и намалява чувствителността на контрактилните елементи към Ca²⁺.

Хематокритът и вискозитетът на кръвта се покачват. Това води до увеличаване на общото съдово съпротивление и следнатоварването, с което се обременява сърдечния мускул. Увеличаването на хематокрита и на вискозитета се дължи на намаляване на обема на плазмата и на увеличаване на абсолютния брой на формените елементи в резултат на преразпределителни промени. Повишеният тонус на симпатикуса намалява комплайънса на капацитивните съдове, свива костномозъчните синуси и капсулата на слезката (структурите, играещи ролята на кръвни депа). Абсолютното повишаване на броя на червените кръвни клетки и на концентрацията на хемоглобина е благоприятно за подобряване на кислород-транспортиращия капацитет на кръвта. Това от друга страна води до увеличаване на вискозитета и на съдовото съпротивление.

Ендокринната адаптация, промените в обмяната на вещствата и в обема и състава на телесните течности обуславят задоволяването на повишените енергийни и кислородни нужди на тялото по време на физическа работа.