Изменения крови при работе
Во время работы происходят существенные морфологические, физические и химические изменения крови.
Морфологические изменения претерпевает как красная, так и белая) кровь. Количество эритроцитов, гемоглобина и лейкоцитов при работе увеличивается; при этом чем интенсивнее работа, тем больше увеличивается количество эритроцитов, гемоглобина и лейкоцитов. Повышение количества эритроцитов и лёйкоцитов в связи с работой происходит за счет как поступления их из депо (селезенки), так и усиления эритропоэза (в крови увеличивается количество ретикулоцитов) и лейкопоэза. Биологическая сущность изменений крови — в компенсаторном процессе, вызываемом повышенной потребностью организма в кислороде. Механизм регуляции происходящих изменений — условно-безусловнорефлекторный: рефлекторное сокращение селезенки, раздражение костного мозга через хеморецепторы.
Физические изменения крови в связи с работой характеризуются изменениями осмотической стойкости эритроцитов, осмотического давления и вязкости.
Осмотическая стойкость эритроцитов в одних случаях может быть повышена, а в других — понижена; в частности, понижение ее наблюдается при тяжелой работе, выраженном ацидозе и особенно резко — при высокой температуре воздуха.
Осмотическое давление (концентрация осмотически активных веществ — поваренной соли, молочной кислоты) при работе резко повышается. Вязкость крови возрастает вследствие увеличения количества форменных элементов и уменьшения в плазме крови воды, которая из крови диффундирует в работающие мышцы.
К основным химическим изменениям крови при работе относятся изменения содержания сахара, молочной кислоты, щелочных резервов крови, газов крови.
Содержание сахара в крови человека в покое может колебаться от 60 до 150 мг%; наиболее часто оно составляет 80—90 мг%. Поступление сахара в кровь и потребление его тканями регулируются взаимосвязанными системами: симпатико-адреналовая система увеличивает поступление сахара из печени в кровь, инсулино-парасимпатическая система понижает содержание сахара в крови. Инсулин способствует усилению обеих фаз углеводного обмена — окисления и ресинтеза, а также повышает проницаемость клеточных мембран, способствуя проникновению сахара в ткани. В начале работы количество сахара в крови повышается, что объясняется условнорефлекторными влияниями. Таков же механизм увеличения содержания сахара в крови в предрабочем состоянии. Значительно возрастает содержание сахара в крови при работе, связанной с большим эмоциональным напряжением.
При выполнении привычной работы, особенно тренированными лицами, содержание сахара в крови у них несколько снижается и держится примерно на одном уровне длительное время. Значительное снижение обычно наступает при очень тяжелой и длительной работе. У нетренированных может наступить столь резкое уменьшение содержания сахара в крови, что оно окажется опасным для жизни. Введение сахара в организм во время работы вызывает увеличение концентрации его в крови и благоприятно влияет на повышение работоспособности (табл. 5).
| Время от начала бега, часы | Условия опыта | Сахар, мг % |
| 0 | Покой | 78 |
| 0—1 | Бег | 88 |
| 1—2 | » | 82 |
| 2—3 | » | 71 |
| 3—5 | Затрудненный бег | 50 |
| 4—4 1/4 | Полное истощение | 40 |
| 4 1/4—4 2/5 | Пауза 9 минут, дано 40 г меда | — |
| 4 2/5—5 2/5 | Бежит легко, дано 20 г меда | 127 |
| 5 2/5—5 4/5 | Бежит легко | 60 |
Принято считать, что падение содержания сахара в крови ниже 60 мг% свидетельствует о тяжелой работе и недостаточной тренированности.
Молочная кислота в крови в покое содержится в пределах 10—25 мг %. При легкой работе, например при ходьбе и ряде производственных работ, содержание молочной кислоты в крови не повышается: она успевает окислиться и ресинтезироваться там, где образовалась, т. е. в мышцах, и в кровь не поступает. При работе средней тяжести в первые минуты возможно повышение содержания молочной кислоты в крови; при дальнейшей же работе, даже длительной, содержание молочной кислоты в крови не превышает исходного уровня. Это объясняется тем, что при наличии микропауз в работе, т. е. при кратковременном расслаблении мышц, молочная кислота успевает окислиться и ресинтезироваться в них. Как правило, молочная кислота может накапливаться в крови при очень интенсивной работе, иногда в значительном количестве. Такая работа бывает обычно кратковременной и характеризуется недостаточным снабжением кислородом, образованием большого кислородного долга.
Принято считать, что накопление в крови молочной кислоты до 50— 60 мг% характеризует тяжелую работу. При большом накоплении в крови молочной кислоты она выделяется с потом и мочой.
У людей, тренированных к физической работе, образование молочной кислоты меньше, чем у нетренированных, а ресинтез происходит более быстрыми темпами.
Щелочные резервы крови. Количество углекислоты, которое кровь способна связать при парциальном давлении углекислоты 44 мм рт. ст. и постоянной температуре 18°, носит название резервной щелочности крови и является показателем способности крови связывать кислые продукты. Резервная щелочность крови выражается в объемных процентах углекислоты. У людей в покое резервная щелочность плазмы крови значительно колеблется (43—67 об%). На уровень щелочных резервов крови большое влияние оказывает тренированность к физической работе. Показано, что у тренированных людей резервная щелочность на 10—20% выше, чем у нетренированных. Обычно можно наблюдать значительное снижение щелочных резервов при кратковременной, но очень интенсивной работе. При этом отмечается совершенно-четкая обратная зависимость уровня щелочных резервов от содержания в крови молочной кислоты: чем больше содержание молочной кислоты, тем ниже уровень щелочных резервов (табл. 6).
| Сразу после бега | Время после бега, минуты | |||||
| 1 | 4 | 8 | 20 | 35 | ||
| Молочная кислота, мг% | 31,8 | 81,5 | 94,9 | 99,5 | 60,0 | 31,2 |
| Щелочные резервы, об. % углекислоты | 48,7 | 43,5 | 32,3 | 26,4 | 42,9 | 39,1 |
Снижение щелочных резервов крови можно также наблюдать у рабочих в начале обучения профессиональной работе. По мере приобретения навыков и закрепления их, т. е. по мере повышения тренированности, уровень щелочных резервов возрастает.
При кратковременной работе большой интенсивности снижение уровня щелочных резервов можно поставить в зависимость от тяжести работы; при длительных работах средней тяжести такой зависимости между выполняемой работой и уровнем щелочных резервов обнаружить нельзя. Аналогичные изменения, как указывалось выше, претерпевает содержание молочной кислоты в крови при длительной работе средней тяжести, что указывает на тесную связь состояния буферной системы крови и накопления в крови кислых продуктов.
Газы крови. Количество кислорода в миллилитрах, связанное 100 мл крови при полном насыщении, носит название кислородной емкости крови. Средняя величина кислородной емкости крови для мужчин — 18,3 мл, для женщин — 16,5 мл. В целостном организме насыщение крови кислородом зависит от парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе. При давлении кислорода 120—130 мм рт. ст. гемоглобин насыщается приблизительно на 100%. Однако практически насыщение колеблется в пределах 90—95%. Сдвиг реакции крови в кислую сторону вследствие увеличения содержания углекислоты и молочной кислоты при работе препятствует связыванию кислорода гемоглобином. Но при нормальном парциальном давлении кислорода достигается насыщение крови кислородом, при низком же парциальном давлении насыщение крови кислородом может резко снизиться. В то же время сдвиг реакции в кислую сторону способствует лучшей отдаче кислорода тканям и более быстрой диссоциации оксигемоглобина.
В капиллярах кислород отдается тканям; следовательно, в венозной крови содержание его ниже, чем в артериальной. В покое ткани забирают 20—30% кислорода, при работе же потребление его тканями достигает 70%. Отношение артериовенозной разности кислорода к кислородной емкости носит название коэффициента утилизации кислорода. У тренированных людей он выше.
Содержание углекислоты в крови значительно колеблется в зависимости от содержания в ней катионов и интенсивности легочной вентиляции. В покое в артериальной крови у здоровых людей содержание углекислоты колеблется в пределах 44,6—54,7 об.%, а в венозной крови — в пределах 48,3—60,4 об.%. При работе снижению содержания углекислоты в крови способствуют связывание углекислоты катионами и вымывание ее из крови при гипервентиляции.