Структурные особенности спортивного сердца

Увеличение размеров спортивного сердца является следствием либо увеличения размеров его полостей, либо утолщения стенок желудочков и предсердий. По-видимому, более правильно говорить о преобладании той или иной структурной особенности.

Дилятация, или расширение полостей сердца, касается как желудочков, так и предсердий. Однако наибольшее значение имеет дилятация желудочков. Она обеспечивает одно из важнейших функциональных свойств спортивного сердца — высокую производительность.

У здоровых нетренированных мужчин в возрасте 20—30 лет объем сердца составляет в среднем 760 см³, а у женщин — 580 см³. Размеры сердца у спортсменов в значительной степени определяются характером спортивной деятельности.

Наибольшие размеры сердца отмечаются у спортсменов, тренирующихся на выносливость (лыжников, велосипедистов, бегунов на средние и длинные дистанции).

Несколько меньшие размеры сердца у спортсменов, в тренировке которых выносливости придается определенное значение, хотя это физическое качество и не является доминирующим в данном виде спорта (бокс, борьба, спортивные игры и т. д.).

У спортсменов, развивающих главным образом скоростно-силовые качества, объем сердца увеличен крайне незначительно по сравнению с нетренированными людьми.

Действительно, высокая производительность сердечно-сосудистой системы, а следовательно, и всей кардио-респираторной системы, необходима лишь в видах спорта, связанных с проявлением выносливости.

Таким образом, дилятация характерна не для сердца спортсменов вообще, а лишь для сердца тех из них, которые тренируются на выносливость.

Дилятация сердца у представителей скоростно-силовых видов спорта в связи со всем сказанным не является рациональной. Такие случаи подлежат углубленному врачебному исследованию с целью выяснения причины увеличения сердца.

Объем сердца у спортсменов различных специализаций (средние данные Ю. А. Борисовой).

Для решения вопроса о допустимой величине сердца у того или иного спортсмена следует сопоставить этот параметр с величиной максимального потребления кислорода или с величиной максимального О2-пульса. Если в процессе тренировки отмечается рост размеров сердца, который сопровождается ростом максимального потребления кислорода, — дилятация носит адаптивный, физиологический характер. Если же показатели транспорта кислорода не растут или даже начали снижаться, дилятацию сердца следует считать чрезмерной.

Индивидуальная оценка объема сердца в связи с антропометрическими особенностями спортсмена производится путем определения так называемого относительного объема сердца. Для расчета этой величины чаще всего объем сердца делится на вес спортсмена в кг (есть и более сложные способы расчета относительного объема сердца).

Физиологическая дилятация сердца у спортсменов является весьма лабильной. Так, установлено, что в процессе роста тренированности в подготовительном периоде объем сердца может увеличиться на 15—20%.

В спортивной медицине широко используется методика исследования внутренних структур сердца — ультразвуковая эхокардиография. На эхо-кардиограмме можно определить диаметр левого желудочка в период систолы и диастолы, толщину задней стенки этого отдела сердца и межжелудочковой перегородки. С помощью специальных формул можно рассчитать конечно-диастолический объем (КДО) и конечно-систолический объем (КСО) полости желудочка, массу миокарда (ММ), ударный объем (УО) и т. д.

В условиях покоя максимальная диастолическая емкость желудочка условно подразделяется на 3 фракции: 1) фракцию ударного объема (УО); 2) фракцию базального резервного объема (БРО) — объем крови, который «включается» в ударный объем при нагрузке, способствуя его увеличению, и 3) фракцию остаточного объема (ОО), не покидающего полости желудочка при самом интенсивном его сокращении.

Если желудочек дилятирован (большой КДО), то в его полости имеется большой БРО. В желудочке, полость которого нормальна или лишь слегка увеличена, БРО невелик. Режимы работы таких желудочков неодинаковы при физической нагрузке: в дилятированном желудочке максимальный ударный объем обеспечивается «включением» БРО в общее количество выбрасываемой крови, в исходно нерасширенном левом желудочке — принудительным расширением полости желудочка в период диастолы, обусловленным увеличенным венозным возвратом крови к сердцу. При этом в каждом сердечном цикле формируется дополнительный, или адаптивный, резервный объем (АРО), который, суммируясь с небольшим БРО, дает необходимый максимальный ударный объем. Следовательно, в последнем случае сердечное сокращение при нагрузке обеспечивается в значительной мере функционированием механизма Франка — Старлинга (см. курс физиологии), в то время как в первом — преимущественно нейрогумо-ральной стимуляцией миокарда. Увеличение КДО оптимизирует работу желудочка при нагрузке, не требует «включения» дополнительных механизмов увеличения сердечного выброса.

КДО, как мера дилатации спортивного сердца, колеблется у спортсменов в широких пределах (табл. 5). Он изменяется в пределах 100—200 мл в зависимости от видов спорта, в то время как у нетренированных мужчин — в пределах 80—140 мл. Установлено, что некоторой критической величиной, превышение которой свидетельствует о наличии выраженной диля-тации желудочка, является 160 мл. Такая и более высокие величины наблюдаются у спортсменов, специально тренирующихся на выносливость. У представителей ско-ростно-силовых видов спорта величины КДО близки к нормальным. На рис. 18 показаны эхокардиограммы двух спортсменов. Отчетливо видны различия как в размерах желудочка, так и в толщине его стенки.

Величины КДО, массы миокарда и поверхностной плотности миокарда у спортсменов различных специализаций (средние данные).

Таким образом, данные об объемах спортивного сердца хорошо согласуются с данными о КДО.

Физиологическая гипертрофия миокарда — другая структурная особенность спортивного сердца. Как и гипертрофия вообще, она является важным приспособительным механизмом, обеспечивающим повышение работоспособности органа. Биологическая целесообразность развития гипертрофии миокарда вытекает из того факта, что во время физической нагрузки (по сравнению с покоем) при одном сокращении спортивное сердце должно выбрасывать примерно в 2—3 раза больше крови за укороченное вдвое время. Совершенно очевидно, что для выполнения столь значительной работы по перемещению крови сила сокращения сердечной мышцы должна быть увеличенной. Это достигается благодаря развитию гипертрофии миокарда.

Гипертрофический процесс в миокарде, развивающийся в связи с физической нагрузкой, происходит за счет увеличения числа саркомеров, числа и размеров митохондрий, рибосом и других структур сократительных элементов сердечной мышцы. В связи с этим главным критерием наличия гипертрофии миокарда является увеличение его массы. Последняя с помощью эхокардиографии может быть определена прижизненно.

Масса миокарда в той или иной мере увеличена у спортсменов всех специализаций (по сравнению с нетренированными людьми). Из этого можно сделать вывод о том, что у подавляющего числа систематически занимающихся спортом имеется различной выраженности рабочая гипертрофия миокарда. Естественно, что она существенно меньше, чем у больных с патологической гипертрофией. Физиологическая гипертрофия миокарда обратима после уменьшения нагрузки на сердце.

В связи с обсуждаемой проблемой представляют интерес материалы посмертного исследования сердца спортсменов, погибших от случайных причин. Оказывается, что у подавляющей части из них вес сердца либо был на верхней границе нормы, либо превосходил ее. Эти факты также указывают на развитие гипертрофического процесса в миокарде у большинства спортсменов.

Выраженность гипертрофии миокарда у спортсменов трудно оценивать по толщине той или иной стенки сердца, органа, имеющего сложную конфигурацию и неравномерное распределение мышечных волокон по отношению к поверхности полостей. Поэтому говорят об усредненной толщине миокардиальной стенки или, точнее, о поверхностной плотности миокарда (В. Л. Карпман, 3. Б. Белоцерковский). У представителей скоростно-силовых видов спорта она значительно выше, чем у тренирующихся на выносливость. Таким образом, у спортсменов с выраженной дилятацией полости левого желудочка усредненная толщина его стенки меньше, чем у спортсменов с нормальной или лишь слегка расширенной полостью. Но общая масса структур, обеспечивающих сокращение сердца при нагрузке, больше у спортсменов, тренирующихся на выносливость. Именно это и обеспечивает ту колоссальную производительность сердца, которая характерна для бегунов на средние и длинные дистанции, велосипедистов-шоссейников, лыжников и т. д.

Рабочая гипертрофия миокарда характеризуется ростом капиллярной сети. Без этого уже незначительная степень гипертрофии приводила бы к относительному кислородному голоданию волокон миокарда. При развитии рабочей гипертрофии отношение числа капилляров к числу волокон миокарда возрастает, благодаря чему кровоснабжение мышечных элементов не страдает.

Все сказанное о целесообразности развития рабочей гипертрофии миокарда относится лишь к умеренным ее степеням. Если гипертрофия становится чрезмерной, то ухудшается кровоснабжение миокарда. Возникает относительное кислородное голодание отдельных мышечных элементов, которое может закончиться развитием некроза с последующим замещением мышечной ткани соединительной, т. е. развитием кардиосклероза. Такая гипертрофия не свойственна нормальному спортивному сердцу. Она может возникать либо при нерациональных тренировках, либо при некоторых сопутствующих заболеваниях.