Влияние обезвоживания на организм

В последнее время в среде бегунов-любителей активно стало распространяться вредное для здоровья заблуждение, что если в течении тренировки ограничивать потребление воды или вообще не употреблять воду, то это якобы может повысить эффективность тренировки, и в частности, выносливость сердечно-сосудистой системы, а так же будет способствовать адаптации организм к работе в режиме недостаточного потребления жидкости. Скоро наступит лето, а с летом придет и летняя жара. Этим материалом я хочу привлечь внимание спортсменов-любителей к вопросу адекватного приема жидкости как во время тренировок, так и во время соревнований. Как предотвратить возможно обезвоживание?

ВВЕДЕНИЕ.

Живые организмы могут жить в двух средах – в воздухе и воде, но клетки живых организмов могут жить только во внутренней жидкой среде. Первым на это указал французский физиолог 19-ого века Клод Бернар (Claude Bernard) и был абсолютно прав, так как сейчас мы знаем, что человеческое тело примерно на 70% состоит из воды. 

Большинство клеток нашего организма не находятся в непосредственном контакте с внешней средой, но находятся в непосредственном и постоянном контакте с внутренней жидкой средой, которая требуется для поддержания физиологического гомеостаза (саморегулирующаяся способность живого организма к поддержанию динамического равновесия).

Вода составляет от 55 до 70% общей массы тела. Соответственно тело взрослого мужчины весом в 75 килограмм имеет в своем составе примерно 45 литров воды (так называемая общая вода организма или около 60% от общей массы). Пропорция воды в теле человека существенным образом зависит от состава тела, так как жировая ткань состоит примерно на 10% из воды, а вот мышечная ткань уже на 75%.

В результате этого, подготовленный спортсмен имеет относительно большую общую долю воды в организме из-за низкого процентного содержания жира и более высокой концентрации гликогена в мышцах.

Содержание в мышцах воды и гликогена параллельно зависят друг от друга.  Это происходит из-за осмотического давления оказываемого на гранулы гликогена в саркоплазме мышечной клетки. Меньше воды в мышцах – меньше гликогена.

На 100 грамм сухого вещества скелетных мышц приходится 290 грамм воды, т.е. мышцы на 2/3 состоят из воды. Поэтому, у женщин содержание общей воды в организме меньше чем у мужчины. С возрастом содержание общей воды уменьшается, вероятно так же из-за потери мышечной массы.

Важнейшим условием регуляции функций органов и систем организма является поддержание водно-электролитного баланса. Вода обеспечивает среду для биохимических реакций в клеточных тканях, имеет важное значение для поддержания достаточного объема крови и таким образом целостности сердечно-сосудистой системы в целом.

Именно жидкость-вода поддерживает структурную целостность клеток за счет равновесия осмотических сил. (Fersht 1999). Любое нарушение осмотического баланса в ту или иную сторону (клетка сжимается или набухает за счет осмотического давления) грозит клетке гибелью (Strange 2004).

Организм способен перераспределять жидкость, между различными отделами и системами организма, что позволяет минимизировать последствия дефицита воды. Вода содержащаяся в тканях распределяется между внутриклеточным и внеклеточным пространством. В норме, существует постоянный свободный обмен жидкостями (мембрана любой клетки свободно проницаема для воды), а при наступлении состояния ГИПОГИДРАЦИИ или обезвоживания (недостатка воды в организме) происходит активизация этого процесса.

При обезвоживании организма перераспределение жидкости происходит следующим образом: 41% дефицита покрывается из внутриклеточного пространства и 59% из внеклеточного пространства (Nose et al). С точки зрения органов, 40% от дефицита воды покрывается из мышц, 30 % из кожи, 14% из внутренних органов и 14 % из костей. Ни мозг, ни печень значительно воды при этом не теряют. Эти исследования говорят о том, что при гипогидрации, для поддержания общего объема крови, дефицит воды в основном покрывается перераспределением из вне- и внутри- клеточного пространства мышц и кожи.

ПОТЕРИ ЖИДКОСТИ ОРГАНИЗМОМ ВО ВРЕМЯ ФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ.

При выполнении нами физического упражнения, для поддержания скорости сокращения скелетных мышц, общий метаболизм организма ускоряется в 5-15 раз от скорости покоя. Примерно 70 % энергии выделяется в виде тепла, которое должно быть рассеяно, чтобы сохранить тепловой баланс тела и не разрушить его. Относительный вклад радиационного (излучением) и испарением (потоотделение) тепообмена варьируется в зависимости от климатических условий.

В среднем, за счет теплоотдачи излучением человек отдает в окружающую среду порядка 43-59%, испарением 23-27% общего тепла. Таким образом, значительный объем жидкости в организме может быть потерян в результате потоотделения, как наиболее эффективного средства охлаждения организма через испарение.

Для спортсменов выполняющих упражнения высокой интенсивности, нормальным является темп потоотделения в 1,0-2,5 литра/час. Повышение потоотделения еще на 1,0-2,0 литра/час при выполнении упражнений высокой интенсивности может происходить за счет избыточной одежды (имеется в виду та одежда, которая не обладает свойством эффективно отводить пот). Таким образом, общие потребности в жидкости покрывающие расходы для активных людей в течении дня, могут равняться от 2-4 литров для умеренного климата, и до 4-10 литров в день для жаркого климата.

Итак, давайте рассмотрим, как ведет себя сердечно-сосудистая система в условиях недостатка жидкости в организме.

ВЛИЯНИЕ СОСТОЯНИЯ ГИПОГИДРАЦИИ НА СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТУЮ СИСТЕМУ.

Прежде всего, для стабилизации теплообмена, происходит перераспределение жидкости от сердечно-сосудистой системы по направлению к коже.

Потоотделение снизит объем плазмы крови в количестве пропорциональном потери жидкости. 

Снижение объема плазмы крови увеличит ее вязкость, что будет препятствовать нормальному току крови, тем самым уменьшая венозный возврат  крови к сердцу.

При выполнении максимальных нагрузок (некоторые исследования показывают такой же эффект и при умеренных нагрузках) повышенная вязкость крови оказывает влияние на объем наполнения камер сердца, что снижает ударный объем сердца  (количество крови выбрасываемое желудочками сердца за одно сокращение).

Снижение ударного объема сердца приводит к значительному снижению аэробной мощности и общей физической работоспособности. 

Организм старается поддержать нормальный (соответственный нагрузке) объем сердечного выброса (рассчитываемого, как произведение ударного объема и частоты сердечных сокращений) за счет повышения частоты сердечных сокращений  (или пульс, если так привычнее).

Повышение частоты пульса происходит в результате активации так называемых барорецепторов, находящихся в стенках сосудов. При уменьшении объема крови они активизируются и дают сигнал высшим структурам головного мозга, в результате чего повышается частота пульса. В результате поддерживается нормальное кровоснабжение и что самое главное, доставка кислорода к органам и тканям.

Но сердечная мышца, как и любая другая, тоже требует кислород для нормальной работы, а в условиях высокой частоты пульса, развивающейся на фоне обезвоживания, эта потребность в кислороде становится значительно больше. Все это приводит к формированию «кислородного долга» сердца, а это может приводить к развитию участков омертвления сердечной мышцы. Более того, одновременно с этим, из-за повышенной вязкости крови, происходит и нарушение микроциркуляции крови в мышцах и тканях.

Все это в совокупности, имеет самые негативные последствия для сердечно-сосудистой системы и может привести к сердечной недостаточности и даже смерти. 

ВЛИЯНИЕ ГИПОГИДРАЦИИ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ.

Существует масса исследований о влиянии гипогидрации на максимальную аэробную мощность и физическую работоспособность. В умеренном климате, аэробная мощность падает когда гипогидрация достигает или превышает 3% от массы тела (для веса 70 кг это потеря примерно 2 килограмм массы тела или 1,5-2 часа тренировочного времени средней интенсивности). В жарком климате, дефицит воды в 2-4% существенно влияет на максимальную аэробную мощность (Craig and Cummings). Потеря веса свыше 4% от массы тела во время физических упражнений может привести к тепловому удару. При этом физическая работоспособность начинает падать уже при дефиците жидкости в 1-2% от массы тела (700 грамм-1,4 килограмма от общей массы тела).

При гипогидрации в 2% от массы тела, объем плазмы крови снижается на 11%. Для дистанций от 5 000 до 10 000 метров это составляет падение производительности на 5%, для дистанции в 1500 метров на 3% (Armstrong et al).

При чем, потеря массы тела в 3-4% может произойти в течении 60-90 минут высокоинтенсивной нагрузки, особенно если спортсмен практикует гипогидрацию при высокой температуре окружающей среды или излишнее тепло одет.

Эффект падения работоспособности мультиплицируется и из-за повышения внутренней температуры тела (так называемая центральная температура). Дефицит жидкости всего в 1% от массы тела повышает внутреннюю температуру тела во время тренировки. Величина диапазонов повышения ВНУТРЕННЕЙ температуры тела (не на поверхности кожи) зависит от интенсивности работы и составляет от 0,1 до 0,23 градуса Цельсия на каждый процентный пункт потери массы тела.

Климатический тепловой стресс даже в одиночку (при достаточной обеспеченности жидкости) может уменьшить, в зависимости от температуры окружающего воздуха, максимальную аэробную мощность до 7%, так как значительный объем крови будет перенаправлен к коже, и таким образом исключен из эффективного центрального кровоснабжения и недоступен для кровоснабжения скелетных мышц. О особенностях тепловой акклиматизации будет отдельная публикация.

Подытоживая все вышесказанное, мы видим, что при проведении тренировок в условиях гипогидрации:

во-первых, происходит повышение частоты пульса (и видимо это тот единственный эффект на который и рассчитывают адепты «сухих» тренировок), но происходит он на фоне уменьшения ударного объема сердца. Сердце начинает работать менее эффективно, а потерю эффективности компенсирует частотой пульса;

во-вторых, из-за повышенной вязкости крови нарушается микроциркуляция крови в тканях, и главным образом, в мышцах, В связи с чем, мышцы получают меньше кислорода. Мышечный метаболизм существенно замедляется;

в третьих, мышцы начинают стремительно терять жидкость (за счет перераспределения ее к другим органам) и на этом фоне конечно не может идти никакой речи о образовании новых органелл клеток (миофибриллы и митохондрии). Мышечное развитие приостанавливается;

в четвертых, падает аэробная мощность и общая физическая работоспособность, повышается общая усталость и мышечная болезненность, что снижает качество тренировки;

Ну и в пятых, после окончания тренировки организму потребуется больше времени на восстановление, так как первое время ему необходимо будет восстановить общий баланс жидкости, чему явно не будет способствовать ограничение питья еще и после тренировки.

В УСЛОВИЯХ ГИПОГИДРАЦИИ ОРГАНИЗМ ПРОСТО ВЫЖИВАЕТ, А НЕ ТРЕНИРУЕТСЯ.

Я, к сожалению, не смог найти в открытых источниках никаких упоминаний о тренировочных методиках связанных с режимом гипогидрации организма которые повышали бы аэробную мощность, физическую работоспособность или выносливость спортсмена. Поэтому, я обращаюсь ко всем, кто владеет такого рода информацией НАУЧНОГО характера предоставить ее в ходе обсуждения. Предлагаю так же адептам данных тренировочных методик, основанных на гипогидрации организма, задать вопросы своим тренерам или показать им данную публикацию и попросить аргументированно прокомментировать изложенные здесь факты. Ответы, как говорится, в студию!

А пока мы ожидаем аргументированного ответа, я приглашаю вас ознакомиться с позицией Национальной Ассоциации тренеров по легкой атлетике  (National Athletic Trainers Association) по вопросу режима гидрации спортсменов во время тренировочного процесса и соревнований.

Следует избегать гипогидрации во время тренировок, сопоставляя потребления жидкости с потерей жидкости через пот. Это трудно контролировать, поскольку жажда не является хорошим показателем потребности тела в воде.

Жажда не воспринимается организмом, пока дефицит воды не достигнет примерно 2% от массы тела.

Именно по этому, так важно начинать пить воду еще до наступления жажды. Если жажда наступила, это может означать, что потери жидкости довольно значимы и организм может работать на пределе компенсации.

ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ СВОДЯТСЯ К НЕОБХОДИМОСТИ приема:

— 500-600 мл. воды за два часа до тренировки;

— 200-300 мл. воды за 10-20 минут до тренировки;

— 200-300 мл. воды каждые 10-20 минут тренировки в зависимости от интенсивности.

Для быстрой регидрации рекомендуется употреблять в течении ближайших 4-6 часов после тренировки на 25-50% объема жидкости больше максимальных потерь потоотделения. Рекомендуемая температура воды при этом должна составлять от 10 до 15 градусов Цельсия. Несомненно, состояние ГИПЕРГИДРАЦИИ (избытка жидкости) так же опасно для здоровья, но об этом мы поговорим в следующий раз.