Сердце - это мышечный насос. Сокращаясь, сердце выталкивает кровь в артерии, по которым она разносится по всему телу. В покое сердце перекачивает в среднем от 4 до 5 л крови в минуту. Кровь транспортирует кислород и питательные вещества к органам и мышцам, а также доставляет побочные продукты обмена веществ к почкам и печени.
Строение сердца
Сердце состоит из двух половинок - левой и правой, в каждой из которых находится предсердие и желудочек (схема 5.1). Оба желудочка связываются с артериями. Артерия, привязанная к правому желудочку, ведет к легким и называется легочной артерией. Артерия, привязанная к левому желудочку, ведет к телу и называется аортой. Предсердия и желудочки, а также желудочки и артерии, соединены между собой клапанами, которые предотвращают обратный ток крови.
Ритм сердца задается так называемым синусовым узлом, который испускает электрические импульсы, распространяющиеся по стенкам сердца. Под воздействием импульса сердце сокращается: вначале предсердие, а затем желудочек. Во время сокращения кровь выталкивается в аорту и разносится по телу. В покое сердце нетренированного человека сокращается 60-70 раз в минуту, но при нагрузке количество ударов сердца может вырасти до 160-220, в зависимости от возраста.
Пройдя большой круг кровообращения, кровь из организма возвращается в правое предсердие. В покое вернувшаяся из тела кровь насыщенна кислородом на 75%, а при интенсивной нагрузке, только на 20%. Из правого предсердия кровь попадает в желудочек, а затем в легочную артерию. В легких кровь освобождается от углекислого газа и насыщается кислородом. Насыщенная кислородом кровь направляется в левое предсердие, а затем и в левый желудочек, из которого она выталкивается в аорту и разносится по всему организму. Для выполнения такой тяжелой работы сердцу самому требуется кровь, которая поставляется к нему через систему артерий, расположенных вокруг сердца. Эти артерии называются коронарными.
Благоприятное влияние физических упражнений на сердечно-сосудистую систему
Спортивная тренировка оказывает множество положительных воздействий на здоровье человека и, в частности, на сердечнососудистую систему. Уменьшается количество жира в организме, что снижает риск ожирения. Снижается уровень холестерина и общего триглицерида в крови, а доля холестерина липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) увеличивается. Благоприятное воздействие высокого уровня холестерина ЛПВП объясняется его способностью противостоять сердечно-сосудистым заболеваниям. Доля холестерина липопротеинов низкой плотности, которые не оказывают такого благоприятного воздействия, снижается. Плотность капилляров в сердечной мышце увеличивается, а артериальное давление снижается. Спортивная тренировка в сочетании с контролируемой диетой оказывает благоприятное воздействие на больных диабетом. Занятия спортом обычно сопровождает здоровый образ жизни: люди, которые регулярно тренируются, редко курят и в меньшем количестве или вовсе не употребляют алкоголь. Люди, занимающиеся спортом, легче справляются со стрессовыми ситуациями, поскольку физические нагрузки снимают нервное напряжение. Таким образом, регулярные занятия спортом повышают качество жизни человека.
Поскольку бездеятельность приводит к очевидному снижению сердечной функции, недостаток физических нагрузок считается одним из факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний. У здоровых молодых людей наблюдалось снижение сердечной функции на 10-15% после периода постельного режима. Наибольшее снижение сердечной функции отмечалось у тех испытуемых, которые имели самые высокие показатели максимального потребления кислорода (МПК) и объема сердца до начала исследования.
Недостаток физических нагрузок в сочетании с избыточным весом является основной проблемой в странах Запада. В России вследствие сердечно-сосудистых заболеваний ежегодно умирает более миллиона человек. Для людей со значительным избытком веса риск смерти от сердечнососудистого заболевания повышен в 2,5 раза. Важной причиной патологического ожирения является нехватка физических нагрузок. Регулярная физическая деятельность снижает ожирение и уменьшает вероятность развития сердечно-сосудистых заболеваний. Тремя наиболее важными факторами риска сердечного приступа являются курение, высокое давление и высокий уровень холестерина. При наличии всех трех факторов вероятность сердечного приступа у человека увеличивается в 5 раз.
Женщины в меньшей степени, чем мужчины, подвержены риску возникновения острых сердечных проблем во время нагрузки или спустя несколько часов после нее. Женщины среднего возраста реже страдают от сердечных приступов, чем мужчины того же возраста. Это связано с тем, что уровень холестерина ЛПВП у женщин благодаря женскому гормону эстрогену на 25% выше, чем у мужчин. Кроме того, женщины намного меньше курят. Занятия спортом положительно влияют на концентрацию холестерина ЛПВП, так как действительно снижают вес тела и заставляют отказаться от курения. С каждым повышением ЛПВП на 1 мг/дл крови риск ишеми-ческой болезни сердца снижается на 2-3%.
В последние десятилетия стало очевидным, что занятия интенсивными видами спорта на выносливость не оказывают пагубного воздействия на сердце. При регулярных тренировках сердце адаптируется к тяжелым нагрузкам и функционирует более эффективно во время напряженных физических усилий.
Под воздействием регулярных физических нагрузок полости сердца увеличиваются, а его мышечные стенки становятся толще, что позволяет сердцу перекачивать больше крови за один удар. Сердце, претерпевшее такие адаптационные изменения, называется «спортивным». «Спортивное сердце» - явление обычной физиологической адаптации к регулярным физическим нагрузкам, хотя раньше это считалось патологией.
Ударный и минутный объемы сердца
У обычных людей сердце во время физической нагрузки бьется чаще. У спортсменов при той же нагрузке сердце бьется реже, но сильнее, что связано с большим объемом (емкостью) левого желудочка, которое способно выталкивать в аорту значительно больше крови за один удар (ударный объем, УО). Таким образом, только за счет увеличения емкости левого желудочка, ЧСС значительно снижается.
Минутный объем сердца (МОС) - величина, обозначающая количество перекачиваемой сердцем крови в минуту. МОС высчитывается по следующей формуле:
МОС = УО х ЧСС,
где МОС - объем крови в миллилитрах, перекачиваемый сердцем в минуту, УО - ударный объем, а ЧСС - частота сердечных сокращений, измеряемая в ударах сердца в минуту.
УО у мужчин выше, чем у женщин. МОС у мужчин на 10-20% выше, чем у женщин, несмотря на одинаковую ЧССмакс. Под воздействием тренировок размеры сердца женщин увеличиваются, а вместе с ними увеличивается и ударный объем, однако разница между мужчинами и женщинами за счет тренировок полностью не компенсируется.
При переходе из горизонтального положения тела в вертикальное ударный объем сердца уменьшается, а работоспособность снижается. Наклонное положение велосипедистов не только улучшает аэродинамику, но и увеличивает ударный объем их сердца. При выполнении максимального теста на велоэргометре ЧСС часто снижается в тот момент, когда человек наклоняется вперед до самого руля.
В таблице 6.1 дается сравнение функциональных показателей сердца обычного человека и спортсмена. Из таблицы видно, насколько велики могут быть адаптационные изменения, вызванные регулярными нагрузками.
Таблица 6.1 Сравнение функциональных показателей сердца обычного человека и спортсмена
| Обычный человек | Спортсмен на выносливость | |
| Ударный объем сердца (УО) | 90 мл | 200 мл |
| ЧСС в покое (ЧССпокоя) | 75 уд/мин | 40 уд/мин |
| Максимальная ЧСС (ЧССмакс) | 180 уд/мин | 180 уд/мин |
| МОС в покое (МОСпокоя) | 6750 мл/мин | 8000 мл/мин |
| Максимальный МОС (МОСмакс) | 16200 мл/мин | 36000 мл/мин |
Спортивное сердце
Транспортировка кислорода к работающим мышцам - это один из решающих факторов, определяющих возможности человека к выполнению тяжелой мышечной работы. Для окисления углеводов и жирных кислот мышцы должны получать достаточное количество кислорода. Под воздействием тренировок аэробные способности мышц повышаются - они поглощают больше кислорода и, следовательно, вырабатывают больше энергии.
Сердечно-сосудистая система играет важную роль в обеспечении работающих мышц кислородом. Под воздействием продолжительных аэробных нагрузок сердце спортсмена претерпевает некоторые изменения, к которым относится в частности увеличение размеров сердца. Является ли увеличение объемов сердца физиологической адаптацией? По этому поводу ведется много разговоров. Некоторые исследователи считают, что длительная и изнуряющая работа может нанести сильный вред сердечной мышце в кратчайшие сроки. В 19 веке бытовало суждение, что средняя продолжительность жизни спортсменов меньше, чем у обычных людей.
Даже в 50-х годах нашего столетия ученые писали, что спортивное сердце - это «больное» сердце. По мере совершенствования знаний о спортивном сердце становилось очевидным, что перестройка сердца в ответ на физические нагрузки практически всегда имеет физиологический характер и не имеет ничего общего с сердечнососудистыми заболеваниями. Благодаря новым методам исследования, и в особенности эхокардиографии, растет понимание сути проблемы. Но все же остаются нерешенными многие вопросы, и главным образом из-за того, что не всегда получается сходу провести различие между спортивным сердцем и сердцем, увеличенным вследствие болезни. Сделанные на скорую руку и необдуманные заключения врачей приписывают многих здоровых спортсменов к больным с сердечной патологией. Именно по этой причине данная тема, хотя и является специализированной, обсуждается в этой книге.
Изменения, происходящие в сердечнососудистой системе под
воздействием тренировок на выносливость
При занятиях видами спорта на выносливость повышается МОС. У подготовленных велосипедистов максимальная величина МОС составляет примерно 35 л крови в мин, у нетренированных всего лишь 20 л/мин. В видах спорта на выносливость сердцу приходится справляться с большим объемом поступающей крови, что означает хроническую объемную перегрузку.
Другим заметным изменением, связанным с тренировками, является снижение утреннего пульса. У хорошо подготовленных спортсменов утренняя ЧСС менее 30 уд/мин не является редкостью. Снижение утреннего пульса происходит под действием вегетативной нервной системы. Вегетативная нервная система состоит из двух частей - симпатической и парасимпатической. В обычной обстановке между этими частями сохраняется определенное равновесие. Под воздействием тренировок на выносливость парасимпатическая часть нервной системы начинает доминировать, что оказывает влияние на блуждающий нерв - нерв, который управляет ритмом сердца. Несмотря на снижение ЧССпокоя, ЧССмакс у хорошо подготовленных спортсменов остается неизменной или снижается незначительно.
Под воздействием тренировок на выносливость сердце постепенно увеличивается в размерах. Вследствие хронической перегрузки также растет объем левого желудочка. Увеличивается толщина перегородки (стенки, разделяющей левый и правый желудочки) и толщина задней стенки левого желудочка, что способствует максимальному напряжению сердечных стенок. Большой левый желудочек, большой ударный объем и низкая частота сердечных сокращений являются следствием регулярных тренировок на выносливость.
Отклонения на ЭКГ
На ЭКГ можно заметить увеличение левого желудочка, которое намного чаще наблюдается у спортсменов на выносливость, чем у «силовиков». На ЭКГ можно увидеть неполную блокаду правой ножки пучка Гипса, что является следствием увеличения мышечной массы на верхушке сердца. У 10% спортсменов на выносливость отмечаются отклонения в сегменте ST (отрезок на кардиограмме).
Объяснения этому феномену не существует, однако большинство специалистов склонны считать, что эти отклонения не являются признаком нарушения функции сердечной мышцы. Во время легкой физической нагрузки отклонения в сегменте ST полностью исчезают. У пациентов с патологией сердца отклонения при нагрузке становятся еще более выраженными.
Отклонения на ЭКГ в покое, встречающиеся при спортивном сердце, зачастую нельзя отличить от острого сердечного приступа. Если кардиолог, читающий кардиограмму, не знает, что человек - спортсмен, он сразу же сделает предположение о наличии у него какого-либо нарушения со стороны сердца или о факте сердечного приступа. Благодаря скоропалительным и необдуманным решениям многие спортсмены из здоровых людей превращаются в тяжелобольных.
У хорошо подготовленных спортсменов на выносливость мышечная стенка левого желудочка может достигать толщины 13 мм. Толщина стенки более 13 мм является признаком патологического увеличения сердца. У спортсменов на выносливость наблюдается нормальная зависимость между мышечной массой и объемом сердца (т.е. отношение массы к объему обычное). У силовых спортсменов увеличивается только мышечная масса желудочка - на 30-70%, а значит увеличивается также и соотношение между массой и объемом.
Если тренировки продолжаются в течение длительного периода времени, сердце перестает увеличиваться. По-видимому, сердце имеет некий встроенный защитный механизм против перегрузки. Предстоит провести еще множество исследований, которые бы определили влияние длительных аэробных нагрузок на организм спортсмена. На мой личный взгляд, любые экстремальные физические нагрузки, с которыми, например, сталкиваются велосипедисты на «Тур де Франс», вредят сердцу спортсмена.
По завершении карьеры сердце спортсмена остается таким же большим. Оно может немножко уменьшиться, но уже никогда не станет обычным сердцем. Нет указаний на то, что в позднем возрасте люди со спортивным сердцем испытывают больше сердечных проблем, чем те, кто никогда не занимался спортом.
Увеличенное спортивное сердце является нормальной физиологической адаптацией организма, тем не менее, многие вопросы относительно спортивного сердца до сих пор остаются без ответа. До сих пор непонятно, например, почему спортивное сердце развивается не у всех спортсменов. Тренированные спортсмены, не обладающие спортивным сердцем, показывают такие же высокие результаты, как и его обладатели. У очень малого числа велосипедистов-шоссейников встречается спортивное сердце. Возможно, развитие спортивного сердца зависит от предрасположенности и от наследственных факторов.
Отличительные особенности спортивного сердца
• Низкий пульс.
• Шум в сердце (в 40% случаев).
• Увеличенный объем сердца.
На кардиограмме (ЭКГ) могут быть выявлены следующие отклонения:
• Брадикардия - очень низкая ЧСС в покое, до 25 уд/мин.
• Безопасная аритмия (нарушение сердечного ритма); встречается в 60% случаев.
• Мерцание предсердий - периоды опасного нарушения ритма. Эти периоды появляются в самые неожиданные моменты, поэтому диагностирование очень затруднено.
• Блокада сердца. В 10% случаев встречается первая или вторая степень артериовенозной блокады типа Венкебаха, вызванная низкой ЧСС в покое. Нарушение проводимости тесно связано с интенсивностью тренировки и исчезает после прекращения нагрузки.