ТЕМПЕРАТУРНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ И БАЛАНС ЖИДКОСТИ В ОРГАНИЗМЕ
 Физические нагрузки предъявляют серьезные требования к гомеостатическим механизмам. Поддержание внутренней среды организма должно происходить в зоне оптимального функционирования. При физических нагрузках некоторое повышение температуры тела закономерно. В этом можно усмотреть даже благоприятные моменты, так как повышается скорость ключевых химических реакций, повышается эластичность тканей. Однако существенные изменения температуры представляют угрозу не только физической работоспособности, но и здоровью в целом. Потоотделение - физиологический ответ организма, направленный на снижение температуры тела путем увеличения потерь тепла через испарение. В ходе физических нагрузок, связанных с выносливостью, с потом может теряться 2-5% массы тела. Во избежание дегидратации в ходе физической нагрузки и после нее необходимо восполнение потерь воды и электролитов. Выбор напитков, рекомендованных для использования в целях регидратации, должен учитывать обстоятельства, степень потери воды, электролитов и субстратов работающих мышц и исходить из понимания не только физиологических, но и психологических факторов, влияющих на процесс потребления жидкости.
Терморегуляция при физических нагрузках
Нарушение терморегуляции организма - существенный фактор, лимитирующий спортивную работоспособность спортсмена. «Потери воды при умеренной физической нагрузке в течение 1 часа у спортсмена с массой 70 кг достигают 1,5-2 л/час (при температуре 20-25 °С). Если бы не было терморегуляции, то при такой нагрузке температура тела могла бы подняться на 11° выше нормы» (Пшендин А.И., 2000).
При низкой температуре окружающей среды теплообмен осуществляется, главным образом, путем конвекции и радиации. Эти физические процессы эффективны в случае большого температурного градиента и могут приводить как к потере тепла, так и к повышению температуры тела.
При повышении температуры окружающей среды градиент между поверхностью кожи и окружающей средой снижается, и при нагревании воздуха выше 35°С как результат данных физических процессов происходит увеличение температуры тела. При таких температурных условиях единственным средством снижения температуры тела является потеря тепла путем испарения. Этот процесс определяется во многом величиной поверхности тела и доступом к ней воздуха. Те же самые факторы способствуют и притоку тепла путем радиации и конвекции в случаях, когда температура окружающей среды выше температуры тела и, следовательно, в условиях жаркого климата приобретает значение соотношение относительной скорости физических процессов и процесса отдачи тепла через испарение пота. Среди факторов, ограничивающих процесс испарения, первое место занимает большая влажность при высокой температуре воздуха. Препятствуя испарению, такие условия окружающей среды снижают теплоотдачу и могут стать причиной гипертермии. Одежда, ограничивающая приток воздуха к поверхности тела, приводит к насыщению воздуха у поверхности кожи испарениями, что также затрудняет дальнейшее испарение пота.
Проблема дегидратации возникает не только при физической нагрузке в условиях жаркого климата. Погодные условия, безусловно, играют очень большую роль. И здесь приобретают значение даже такие моменты как наличие или отсутствие кондиционеров в помещениях для отдыха, сна и т.п. Интенсивность, длительность и частота тренировок определяют величину потерь организмом жидкости наряду с погодными условиями. Высокие скорости потообразования могут сопутствовать энергоемкой физической нагрузке при любых внешних условиях. Так, при марафоне в условиях температуры 10-12°С спортсмены теряют 1-5% массы тела (Maughan, 1985).
Обычно считают, что процессы акклиматизации и повышения тренированности сопровождаются увеличением потообразования. Содержание электролитов в поте при этом снижается. Такая адаптация служит улучшению терморегуляции путем увеличения способности к испарению и поддержанию объема плазмы путем сохранения электролитов, что крайне важно для деятельности сердечно-сосудистой системы.
Способность к потообразованию снижается с возрастом (Кеппеу, 1995). (Данное наблюдение не относится к детям, так как у юных спортсменов эта способность низка при выражении на единицу поверхности тела (Meyer et al., 1992) и взрослые находятся в преимущественном положении по сравнению с детьми в условиях жаркого климата). Факт снижения потообразования с возрастом не следует рассматривать как неспособность пожилых людей к физической активности при жарких погодных условиях или возможность пренебрежения вопросом регидратации. Напротив, пожилым людям надо уделять больше внимания использованию жидкости при физической нагрузке, так как чувство жажды у них выражено в меньшей степени.
Есть также некоторые данные, что женщины потеют меньше, чем мужчины при одинаковых условиях (Wyndham et al., 1965), хотя возможно, что большей частью эти половые различия вызваны все же разным уровнем тренированности и акклиматизации.
Возмещение потерь электролитов при физической нагрузке
Производители спортивных продуктов предлагают для использования в ходе тренировок и соревнований спортсменам схожие по составу электролитов напитки. Вероятно, есть необходимость рассмотреть предпосылки появления таких составов и определить цели, которые преследуются добавлением того или иного электролита.
Основные электролиты, которые теряет организм с потом, -это натрий и хлор. Концентрация натрия в спортивных напитках варьируется обычно между 20 и 40 ммоль/л. Целью добавления этого электролита является не только необходимость возмещения его запасов. Добавлением натрия в спортивные напитки преследуются цели поддержания объема внеклеточной жидкости (Hubbard et al., 1990), увеличения скорости абсорбции воды и глюкозы в тонком кишечнике (Maughan, 1994). Кроме того, добавление натрия в напиток способствует желанию пить (Hubbard et al., 1990) и это может увеличить количество потребляемой жидкости, что благоприятно для поддержания объема внеклеточной жидкости.
Вряд ли есть необходимость в потреблении дополнительных количеств натрия при непродолжительных физических нагрузках. Очевидную значимость возмещение потерь этого электролита приобретает в ходе длительной физической активности, для поддержания его концентрации в плазме крови и сохранения осмотического давления.
В состав спортивных напитков производители включают, как правило, калий в концентрациях, близких к его концентрациям в поте и плазме. Однако вряд ли это необходимо. Концентрации калия в поте достаточно велики по сравнению с его содержанием в плазме (4-8 по сравнению с 3,2-5,5 ммоль/л, соответственно), но при этом внутриклеточные концентрации значительно их превышают (150 ммоль/л). Поддержание концентрации калия в плазме, несмотря на потери с потом, осуществляется за счет его запасов в клетках крови, печени и мышц и является нормальным ответом на физическую нагрузку. В связи с этим дальнейшее увеличение его концентраций вряд ли целесообразно. Если рассматривать вопросы восстановления запасов калия в организме после физической нагрузки, то его количество, получаемое из спортивных напитков, незначительно в сравнении со средним суточным потреблением с продуктами. В целях обеспечения организма калием более предпочтительным может быть, к примеру, томатный, абрикосовый или виноградный сок.
Такая же ситуация складывается и относительно вопроса добавления магния в спортивные напитки. Концентрация в плазме крови магния в основном не меняется после физической нагрузки умеренной интенсивности. Незначительное снижение концентрации после продолжительной нагрузки с большей вероятностью является отражением перераспределения запасов магния в организме, чем результатом его потерь (Maughan, 1991). Потери магния с потом рассматриваются многими спортсменами и тренерами как фактор, ответственный за мышечные спазмы. Есть мнение о благоприятном эффекте включения магния в спортивные напитки. Однако согласно литературным данным, добавление этого электролита в растворы для инъекций спортсменам, страдающим мышечными спазмами, не приносило результатов (O'Toole et al., 1993). Однозначно причины мышечных спазмов при физической нагрузке не определены, но и изучение в связи с этим вопроса об изменениях концентраций электролитов в крови или плазме и их потерь с потом также не внесло ясности в данный вопрос.
Выбор напитка для регидратации
 Употребление спортивных напитков в ходе физической нагрузки призвано служить повышению спортивной работоспособности. Основной целью является возмещение потерь жидкости с потом и доставка субстратов для работающих мышц в форме углеводов. В некоторых случаях важным представляется также возмещение потерь электролитов. Использование напитка для регидратации - исключительно выбор спортсмена, и невозможно дать рекомендации, удовлетворяющие всех и, во всех ситуациях. Поэтому приведем основные положения, знание которых может облегчить выбор оптимальной стратегии регидратации применительно к конкретным обстоятельствам.
Согласно рекомендациям Института медицины США (ЮМ, 2004), адекватным считается потребление воды в сутки в условиях незначительной физической активности и умеренной температуры для взрослых здоровых мужчин — 3,7 л и женщин — 2,7 л., соответственно. Потребности в жидкости возрастают с увеличением температуры и уровня физической активности.
Приведенные нормы не удовлетворяют повышенным запросам тренировочной деятельности. Во избежание риска развития дегидратации и снижения физической работоспособности спортсменам желательно использовать во время и после тренировки (соревнования) специальные спортивные напитки, содержащие углеводы и электролиты (von Duvillard et al., 2004).
Рекомендации по использованию напитков в ходе тренировок и соревнований не сильно различаются. Исключение составляют кратковременные физические нагрузки. Однако и здесь крайне важно состояние нормальной гидратации организма перед выступлением. Привычка пить в ходе физической активности должна вырабатываться на тренировках. Это поможет спортсмену привыкнуть к чувству «тяжести в желудке», которое является для многих препятствием к употреблению жидкости при спортивной деятельности, позволит выбрать наиболее приемлемую стратегию регидратации. Необходимо, прежде всего, однозначно уяснить, что использование воды лучше, чем ее ограничение. Использование разбавленных растворов углеводов и электролитов более благоприятно сказывается на спортивной деятельности, чем использование одной воды (Maughan et al, 1989, 1996).
Первым среди факторов, влияющих на скорость процесса регидратации, является время задержки жидкости в желудке. Скорость опустошения желудка зависит от объема и состава его содержимого. Скорость, с которой жидкость покидает желудок, увеличивается с увеличением объема. Это справедливо для любой жидкости. По мере уменьшения объема содержимого время задержки жидкости в желудке резко возрастает. Большие количества жидкости в желудке во время физической активности вызывают определенный дискомфорт (Mitchell & Voss, 1991). И в тех ситуациях, когда желательна высокая скорость доставки жидкости, рекомендуется постоянное поддержание определенного объема жидкости в желудке периодическим ее употреблением (Rehrer, 1990). Следует оговориться, что при таком способе употребления концентрированных растворов углеводов результатом может стать прогрессирование процесса накопления жидкости.
Скорость опустошения желудка обратно пропорциональна концентрации глюкозы (Vist & Maughan, 1994) и поэтому концентрированные растворы Сахаров долго задерживаются в желудке. Существуют разногласия относительно концентрации глюкозы в растворе, при которой начинает происходить снижение скорости опустошения желудка. Согласно данным Vist & Maughan (1994), такой эффект начинает наблюдаться при концентрации глюкозы порядка 40 ммоль/л.
Увеличение времени нахождения в желудке характерно для жидкостей с высоким осмотическим давлением. Есть данные, что использование вместо глюкозы ее полимеров с различной длиной цепи ведет к снижению осмотического давления при той же концентрации углевода. Этот факт находит практическое применение. Например, 4-процентный раствор глюкозы и 18-процентный раствор ее полимеров имеют одинаковое осмотическое давление (Vist & Maughan, 1995). Это определяет выбор в пользу раствора с большей энергетической плотностью в случаях, когда необходимо быстро восполнить значительные количества энергии после физической нагрузки.
Включение в состав напитка различных углеводов, в том числе глюкозы, сахарозы и мальтодекстрина несет определенные преимущества и с точки зрения скорости всасывания воды и Сахаров, равно как и улучшения вкусовых качеств напитка (Shi et al, 1995). Вкусовые ощущения играют немаловажную роль, так как могут повлиять на количество потребляемого напитка.
Конечная абсорбция углеводов происходит в тонком кишечнике и является активным процессом, связанным с транспортом натрия. Высокие концентрации глюкозы не способствуют дальнейшему увеличению ее всасывания в кишечнике по сравнению с более разбавленными растворами.
Таким образом, в ходе физической активности преимущество остается за разбавленными растворами. В большинстве ситуаций рекомендуется концентрация углеводов 2-8%. Как уже отмечалось выше, на практике часто применяют смеси различных углеводов, включая свободную глюкозу, сахарозу, мальтозу, мальтодекстрин. Добавление фруктозы допустимо, но использования высоких ее концентраций или одной фруктозы стоит избегать, так как всасывание фруктозы происходит хуже, чем глюкозы, и, в конечном счете, высокие ее дозы могут вести к риску диареи.
Согласно рекомендациям Американского колледжа спортивной медицины (1984), напитки должны быть охлажденными в целях уменьшения времени задержки жидкости в желудке. Однако есть экспериментальные свидетельства (Lambert and Maughan, 1992) скорейшего появления в циркуляции воды высокой температуры (50°С), а не охлажденной перед употреблением до 4°С. В целом, анализ литературных данных по данному вопросу позволяет сделать заключение об отсутствии ощутимого эффекта температуры потребляемой жидкости на время задержки ее в желудке. Единственным положительным эффектом использования охлажденных напитков является предпочтение спортсменов и, как следствие, потребление таких напитков в больших объемах (Hubbard et al., 1990). Температуру напитка порядка 12-15 °С рекомендует А.И. Пшендин в книге «Питание спортсменов».
Другие факторы, такие как pH, имеют незначительное влияние на скорость задержки жидкости в желудке. Никакой роли не играет и незначительное включение карбонатов в состав спортивных напитков (Lambert et al, 1993; Zachwieja et al., 1992). Причем при использовании растворов, содержащих карбонаты (6-процентный раствор углеводов с карбонатами в исследовании Lambert et al, 1993), возможно появление ощущения переполненности желудка, что, однако, не влияет на физиологические функции.
К вопросу гидратации до и после физической нагрузки
Различают три состояния гидратации организма: нормальную гидратацию, гипогидратацию и гипергидратацию. Важность вопроса адекватной гидратации организма для успешной спортивной деятельности послужила предпосылкой к появлению теории положительного эффекта гипергидратации и, как следствие, возникновению различных способов максимального увеличения запасов воды в организме перед физическими нагрузками. Хотя в настоящее время считается, что состояние гипергидратации организма едва ли дает какие-либо преимущества в терморегуляции по сравнению с состоянием нормальной гидратации (Latzka et al. 1997), все-таки стоит упомянуть некоторые способы, практикуемые для повышения содержания воды в организме.
Следствием повышенного употребления жидкости, как правило, является увеличение диуретического ответа организма. Основными факторами, регулирующими вопрос экскреции или удержания жидкости и электролитов, являются объем крови, осмотическое давление плазмы и концентрация в ней натрия. Для уменьшения эффекта разбавления, снижающего концентрацию натрия и осмотическое давление при потреблении значительных объемов жидкости, в напитки часто добавляют большие количества хлорида натрия (100 ммоль/л и больше), что действительно приводит к временному состоянию гипергидратации. Однако в таком случае нельзя избежать некоторых отрицательных для терморегуляции последствий. Так, например, существует факт прямой взаимосвязи между осмотическим давлением плазмы и температурой тела (Greenleaf et al, 1974; Harrison et al., 1978). Повышенное осмотическое давление плазмы перед началом физической нагрузки повышает порог потоотделения (Fortney et al., 1984).
Альтернативным методом является добавление глицерина к употребляемому напитку. Метаболический эффект глицерина в высоких концентрациях незначителен. При этом его влияние на осмос ведет к тому, что часть воды, потребляемой вместе с глицерином, задерживается в организме. Однако здесь существуют некоторые опасения относительно возможности внутриклеточной дегидратации при повышенном осмотическом давлении внеклеточного пространства.
Изучение вопроса использования глицерина при физической активности дает противоречивые результаты. Это касается и его влияния на физическую работоспособность в ходе продолжительных нагрузок (Bürge et al, 1993) и вопросов воздействия на скорость потообразования, температуру тела и т.п. (Latzka et al., 1997). Отрицательные последствия для терморегуляции, как результат повышенного осмотического давления плазмы, весьма вероятны и в этом случае.
Регидратация после физической нагрузки - важная составная часть процесса восстановления. Для восполнения потерь рекомендуется употребление объема жидкости, превышающего, по меньшей мере, на 50% ее количество, потерянное с потом (Maughan 1994). Четкие рекомендации по восполнению потерь электролитов дать достаточно трудно в связи с большими индивидуальными различиями в составе пота, но пренебрежение вопросом пополнения запасов электролитов (особенно натрия) однозначно приведет к падению их концентрации, снижению осмотического давления, что усилит экскрецию жидкости. Такой диуретический эффект может наблюдаться даже при отрицательном балансе жидкости в организме. В том случае, если достаточно соли потребляется одновременно с адекватным количеством воды, баланс жидкости восстановится и лишь избыток будет выведен почками.
В некоторых случаях требуется быстрое восполнение потерь жидкости, в частности, это необходимо, когда время между выступлениями спортсмена ограничено или когда накануне соревнований спортсмены, преследуя цель снижения веса, прибегают к методам дегидратации. Такие ситуации достаточно часто возникают в видах спорта, где соревнования организуются по принципу весовых категорий. В этом случае становится чрезвычайно важным, сколько времени остается у спортсмена до выступления после момента взвешивания. Этого, естественно, будет недостаточно для полного восстановления, но какое-то восполнение запасов жидкости в организме все же возможно. В целях быстрого повышения скорости восстановления используют разбавленные растворы глюкозы с добавлением хлорида натрия, так как именно такие гипотонические растворы наиболее эффективны с точки зрения уменьшения времени задержки в желудке и абсорбции в кишечнике.
В рамках данной cтатьи уместно затронуть механизмы возникновения жажды. Прежде всего, стоит отметить, что ощущение жажды не является в полной мере индикатором состояния гидратации организма человека. Потребность в жидкости, которая ощущается как жажда, может и не быть напрямую связана с физиологической потребностью в воде, а может быть вызвана привычкой, ритуалом, потребностью в охлаждающем или согревающем эффекте и т.п. Такие ощущения, как сухость во рту и горле, связываются с чувством жажды, тогда как наполнение желудка является сигналом к прекращению приема жидкости, даже если дефицит еще не восполнен. Центры контроля жажды находятся в гипоталамусе и переднем мозге и играют ведущую роль в регуляции жажды и диуреза. Их рецепторы могут напрямую реагировать на изменения осмотического давления, объема и давления крови. Другие рецепторы стимулируются гормонами, регулирующими водный баланс, а также экскрецию. Изменения осмотического давления плазмы в диапазоне 2-3% достаточно, чтобы вызвать ощущение жажды, и оно сопровождается увеличением концентрации антидиуретического гормона. (Hubbard et al., 1990). Механизмы, посредством которых происходит ответ на изменения давления и объема крови, менее чувствительны, что, вероятно, предохраняет их от избыточной активности в ходе обычной жизнедеятельности, так как она зачастую характеризуется большими изменениями в объеме и давлении крови.
Есть данные о появлении чувства жажды только после падения объема крови на 10% (Fitzsimons, 1990). В ходе продолжительной физической деятельности, особенно в условиях жаркого климата, происходит уменьшение объема плазмы, наблюдается тенденция к увеличению осмотического давления. Потребление жидкости в ходе и непосредственно после физической нагрузки часто бывает недостаточно для восстановления нормального состояния гидратации организма (Ramsay, 1989). Причиной этого является преждевременное завершение приема жидкости вследствие быстрого исчезновения симптомов жажды, чувства «переполнения» при попытках пить быстро и т.п. (Rolls et al, 1980). Поэтому обычно рекомендуется пить до полного исчезновения чувства жажды и еще сверх этого объема. К примеру, детям рекомендуется выпивать дополнительно 100-125 мл жидкости, подросткам - стакан.
|
