Экологические и популяционные факторы в физических упражнениях

Физиология физических упражнений, описываемая в стандартных условиях, существенно изменяется в зависимости от окружающей среды, в которой выполняются упражнения, и от характеристик человека, их выполняющего. Эта область объединяет основные экологические стрессоры — высоту и гипоксию, жару и холод — и основные популяционные модификаторы — возраст и биологический пол, — которые смещают интегративный ответ на физическую нагрузку от эталонных значений, приведенных в учебниках.

Definition

Экологические и популяционные факторы в физических упражнениях — это систематические способы, которыми стрессоры окружающей среды (сниженная доступность кислорода, жара, холод) и внутренние факторы на уровне человека (возраст, биологический пол) изменяют физиологический ответ на физическую нагрузку и толерантность к ней.

Scope

Эта область ориентирует читателя на то, как внешние условия и индивидуальные характеристики изменяют сердечно-сосудистые, дыхательные, терморегуляторные и метаболические реакции на физическую нагрузку. Она содержит ссылки на подробные тематические статьи по акклиматизации к высоте и гипоксии, физическим упражнениям в жару и тепловым заболеваниям, воздействию холода и терморегуляции, старению и физической работоспособности, а также половым различиям в физиологии физических упражнений. Это справочная ориентация, а не предписание для тренировок или клинического лечения.

Sub-topics

• Старение и переносимость физических нагрузок
• Высотная акклиматизация и гипоксия
• Воздействие холода и терморегуляция
• Физические нагрузки в условиях жары и тепловые заболевания
• Половые различия в физиологии физических упражнений

Core questions

• Как сниженная доступность кислорода, жара и холод влияют на интегративный ответ на физическую нагрузку?
• Какие процессы акклиматизации восстанавливают функцию при длительном воздействии экологического стрессора?
• Как старение и биологический пол изменяют физическую работоспособность и реакции, изучаемые в стандартных условиях?
• Где взаимодействуют экологические и популяционные факторы, так что стрессор переносится по-разному в разных группах?

Key concepts

• Экологический стрессор (гипоксия, жара, холод)
• Акклиматизация и адаптация
• Терморегуляция и тепловой баланс
• Гипоксические вентиляционные и гематологические реакции
• Популяционные модификаторы (возраст, биологический пол)
• Тепловое заболевание как нарушение толерантности
• Интегративный (общеорганизменный) физиологический ответ

Mechanisms

Каждый экологический стрессор нарушает контролируемую переменную и вызывает компенсаторную адаптацию. Высота снижает парциальное давление вдыхаемого кислорода, провоцируя гипервентиляцию и, в течение дней-недель, гематологическую и тканевую акклиматизацию (Bärtsch & Swenson, 2013). Жара нагружает терморегуляторную систему, так что кровоток распределяется между работающими мышцами и кожей для рассеивания тепла, и нарушение этого баланса приводит к тепловому заболеванию (Epstein & Yanovich, 2019). Холод стимулирует сохранение тепла и дрожательный термогенез, а при повторном воздействии — частичную акклиматизацию (Castellani & Young, 2016). Популяционные факторы устанавливают базовый уровень, на который действуют эти стрессоры: старение снижает максимальную аэробную способность и изменяет мышечную и сердечно-сосудистую функцию (Tanaka & Seals, 2008), а биологический пол связан с различиями в составе тела, сердечно-сосудистых и дыхательных параметрах, использовании субстратов и утомляемости, которые формируют интегративный ответ на физическую нагрузку (Ansdell et al., 2020).

Clinical relevance

Понимание того, как окружающая среда и характеристики популяции изменяют реакции на физическую нагрузку, лежит в основе распознавания заболеваний, связанных с окружающей средой (таких как острая горная болезнь и тепловое заболевание при физической нагрузке), и интерпретации результатов нагрузочного тестирования в разных возрастных группах и у разных полов. Эта область описывает физиологические принципы и то, как генерируются доказательства; она не является источником индивидуальных диагностических, тренировочных или лечебных рекомендаций.

Evidence & guidelines

Доказательная база охватывает обзоры по экологической и интегративной физиологии, а также консенсусные заявления. Заболевания, связанные с высокогорьем, и тепловой удар обобщены в клинических обзорах (Bärtsch & Swenson, 2013; Epstein & Yanovich, 2019), реакции на холод — в физиологических обзорах (Castellani & Young, 2016), а популяционные эффекты — в обзорах старения и половых различий в физиологии физических упражнений (Tanaka & Seals, 2008; Ansdell et al., 2020). Подробные доказательства приведены в дочерних тематических статьях.

History

Экологическая физиология физических упражнений выросла из исследований высокогорья и термических исследований в военной сфере начала двадцатого века и развивалась благодаря лабораторным и полевым исследованиям акклиматизации, в то время как изучение возраста и пола как физиологических модификаторов расширялось с появлением лонгитюдных когорт старения и более широкого включения женщин в исследования физических упражнений.

Seminal works

• bartsch-swenson-2013
• epstein-yanovich-2019
• castellani-young-2016
• tanaka-seals-2008

Frequently asked questions

Почему экологические стрессоры и популяционные факторы объединены в одну область?

И то, и другое являются модификаторами: они смещают реакции на физическую нагрузку, описываемые в стандартных условиях, от эталонных значений. Экологические факторы действуют через условия окружающей среды, а популяционные факторы — через внутренние характеристики, но и те, и другие необходимы для интерпретации физиологии физических упражнений в реальном мире.

Эта область посвящена лечению экологических заболеваний?

Нет. Это справочная ориентация на базовую физиологию. Распознавание и лечение таких состояний, как тепловое заболевание или горная болезнь, являются клиническими вопросами, рассматриваемыми в действующих рекомендациях, а не в этой образовательной статье.