医科大学精品课件：运动生理学2.ppt

1、运动生理学 南京医科大学康复治疗学系 Dept of Rehab Therapeutics of Nanjing Medical University 康复治疗学精品课程系列之 五、运动对心血管的 影响 心血管系统是提供 骨骼肌运动和维持 全身脏器有足够的 营养供应和代谢产 物的清除的强有力 的后勤保障，从而 使生命维持在最佳 状态，保证骨骼肌 理想的作功环境。 Date3 1血液循环系统 心脏 由心肌构成，其主 要功能为接受回纳 的血液，并将之泵 至全身。每天心脏 的搏出量相当于 5600升血，如活到 72岁，共泵出血液 量高达14800万升 。 Date4 血管 是具有弹性的管道 ，动脉壁

2、富有肌层 ，因此可因接受血 液使血管壁扩张对 肌层产生牵张后诱 发血管收缩，以不 断将血液输送至身 体远端。 Date5 静脉 静脉肌层发育不 全，只能作为容 量血管存在。为 防止血液在静脉 内逆流，静脉内 有很多静脉瓣。 Date6 微血管 微血管是血液循环的最远端，约占整个血容量的5% ，最细微血管只有一层内皮细胞，其管腔仅容许单 个红细胞通过。毛细血管壁的面积如展开，相当于 人体表面积的100倍，这就为组织中气体交换提供解 剖基础。 Date7 心肌调节 心肌本身是需要血流供应的，以提供不断搏动的 能量。 心肌的耗氧量称MVO2，通常可用简单的血压心 率乘积即RPP来估算。 当持续运动数

3、秒钟后，人的心血管系统就会出现 复杂的功能调节，其调节程度取决于运动的强度 。 功能调节主要在于满足运动肌群氧的需求和废物 的清除，从而维持正常的肌肉工作环境。 Date8 2运动中提高肌肉摄氧能力 工作肌对O2吸收量的增加可通过增加血流量和 从血液中摄取较多的O2来完成。 在安静状态下，血液流经每克肌肉的流量极低， 这是因为骨骼肌中血管平滑肌具有较高的张力（ 迷走神经兴奋），故血管收缩。 运动开始，这种肌张力很快减弱（交感神经兴奋 ），即使在刚开始运动后的数秒钟内就已出现， 因而血管很快舒张。 Date9 血管的收缩与舒张机制 自主神经无疑起着主导作用。此外，局部因 素也起到了重要的调节作用

4、，局部作用的因 素有： 局部组织的O2张力降低； CO2张力提高； 乳酸堆积； 因ATP水解，细胞内K+、组织胺和腺嘌呤复合 物（腺苷）等释放。 以上诸因素中又以组织O2张力下降和CO2张 力升高作用最快、最强。 Date10 运动中的血流分配 肌肉系统中血管的总容量极大，若完全扩张，则 可超过全身血总容量。 在作功肌肉血管开放的同时，其它脏器血管相应 收缩，使血液重新分配。 运动中，内脏（除心脏外）的血流量均减少，皮 肤血管则先收缩后扩张，便于散热。 作功肌肉获得较多的血流，有利于运动适应，以 摄取较安静时高达5075倍的氧量。 Date11 器官肺 胃肠 肝脾 心肾骨脑皮肤肌肉 安静(L/

5、min)5.01.25 0.251.250.25 0.750.251.00 占心搏出量(%)10025525525520 动静脉氧差 (ml%) 4.114.01.36.31.08.4 中等运动 (L/min) 15.0 0.75 0.750.750.15 0.7512.012.0 运动中血流量600750600100750190012500 占心搏出量(%)100343141271 安静和运动中各器官的血流分布 Date12 3运动中的循环调节 血液循环作为运输O2和营养物质以及代谢 产物的主要载体，在运动中可从心脏作功 和血压改变中得到极为明显的反映。 Date13 运动中心率的变化 运动

6、中，心脏每分排血量的增加或维持，可 通过增快心率或增加搏出量或二者均增加来 达到： 在轻至中等强度运动时，心率改变常与运动强度 一致。 轻量运动时，心率增至100次/min； 中等量时，可达150次/min； 极大量时，则心率可超过200次/min以上。 这一线性关系，给予临床上用心率来衡量运 动强度的可能性。 Date14 影响心搏出量的主要因素 心室收缩力 左心室流出道和血管的阻力 回心血量 Date15 心排血量 运动中必须保持较高的心脏每分排血量，以保 证肌肉、呼吸和全身脏器的需要。 安静仰卧时，成人每分排血量是45 L，站立 时略有减少，运动中增加，增加的量是根据不 同的运动强度而定

7、，但心排血量的增加不可能 与代谢率或通气量的增加完全一致。 Date16 心排血量的计算公式： 心排血量每搏出量心率每分摄氧量/动 静脉氧分压差 Date17 运动训练对心输出量的影响 具有良好训练者，安静时心率较慢，而心 搏出量则因左室收缩期末容量缩小而增大 ，故心脏每分排血量并不减少。 这样就为心脏提供较多的功能贮备，使在亚极 量负荷下仍以较低的心率来完成，极量负荷下 可用较快心率来满足机体的需要。 长期少动者，其结果正好相反，运动后常 以较快心率来补偿心排血量的不足，提早 出现运动能力的限制。 Date18 血压和血管阻力 射入动脉的血液加于动脉管壁的压力与血管 壁弹性相互作用形成了动脉

8、血压。 血压也是心排血量和总外周血管阻力的乘积 。 运动时，心排血量增多和血管阻力可以引起 相应的血压增高。 运动中，由于骨骼肌血管床的扩张，总外周 血管阻力明显下降，这样有利于增加心排血 量，并减少输送O2给作功肌的阻力。 Date19 静脉回流 运动时，骨骼肌血管床扩张而引起大量血流 灌注，促进静脉血回流的相应代偿机制： 静脉管壁较薄，且有静脉瓣，故可阻止血液逆流 。 当肌肉收缩时，可使静脉受挤压，迫使血液向心 脏流动； 肌肉舒张可使静脉重新充盈，收缩又使静脉受压 ，这样反复挤压，产生“按摩”效应，可防止血流 的淤积。 Date20 运动时的呼吸动作也促使肢体的静脉血回流入胸 腹腔，腹腔和

9、胸腔的大静脉可容纳400500ml血 量。 股静脉、颈静脉和锁骨下静脉瓣组成一个单向封 闭系统。吸气时胸腔扩张，胸内压下降，膈肌收 缩，腹内压增高，而左心房是这一个单向封闭系 统中唯一开口部位，而且压力较低，使血液源源 不断地注入心脏。 交感神经可使容量血管收缩，使静脉系统中血流 量减少，也是保证回心血量增加的重要因素。 Date21 促进静脉回流的其他因素 自主神经调节血管活动 腔静脉压力感受器的加压反射和主动脉弓、颈 动脉窦压力感受器的减压反射等进行综合调控 。 在体液因素中，除有肾上腺素能物质和胆碱能 物质的调节外，还有自身调节。如回心血量增 加，可通过Starling机制使每搏量增加；

10、 肌肉内代谢产物也可直接使局部血管扩张等。 Date22 心血管的失健 任何运动减少或卧床休息超过2周以上，均不可避免 地出现心血管系统的失健现象，具体表现为： 安静心率增快，每搏量减少。 心肌作功效率降低，从而在亚极量运动中，不是以增 高每搏量而是以增快心率来保证足够的心输出量。 由于血液中儿茶酚胺的含量升高，并增加了环磷酸腺 苷的量，这就有可能降低心肌的缺血阈值。 运动中，心脏负荷的增加，必然使运动停止后的恢复 期延长。 Date23 心血管的健化 在心血管疾患中，失健现象更为明显。然而 ，这些失健现象是完全可逆的，只要坚持进 行合适的运动康复治疗，不仅可产生外周效 应（占85%），而且还

11、可产生相应的中心性 效应（占15%左右），也就是说有可能直接 提高心功能，并对心肌生物电也产生稳定性 效果。 Date24 六、运动对内分泌的影响 1、激素（Hormone） 激素的定义：由内分泌腺体和组织产生和释 放的含微量化学信息分子的一种生物活性物 质。 Date26 激素 释放到细胞外 扩散进血液 靶 细胞或靶器官 调节细胞或器官的代谢 激素具有反馈性调节机制以适应机体内环境的变 化 也有协调体内各部分间相互联系的作用。 Date27 激素种类：有几十种，多种可被分离提纯。 天然激素：从组织提取的激素。 合成激素：体外合成的激素。 人工合成激素：在化学结构上虽非统一物质,但具 有相同作

12、用的激素。 按激素的化学结构进行分类:氮激素和甾体激 素两大类。 Date28 人体在安静和运动状态下，体内激素会发 生相应的变化。 研究运动时激素的变化及其代谢调节作用 ，对进一步理解人体在运动状态下各项生 理指标的改变十分重要。 Date29 2、激素接受刺激的3条途径 激素刺激：一种激素可影响另一激素的 分泌，如垂体前叶分泌的激素又可对其它 靶内分泌腺产生刺激，而这些内分泌腺所 分泌的激素量又可反馈至垂体以维持体内 合适的激素量。 Date30 体液刺激：当某些离子或血液、胆汁或 其它体液内营养成分的改变可刺激某些激 素的释放。例如当血糖增高时可刺激胰腺 分泌胰岛素，促使糖进入细胞内而降

13、低血 糖。 Date31 神经刺激：神经同样可影响激素分泌， 如在应激时通过交感神经可激活肾上腺髓 质分泌儿茶酚胺（肾上腺素和去甲肾上腺 素）。在运动中激活了下丘脑和交感神经 以阻抑胰腺分泌胰岛素，提高血液内血糖 水平以满足骨骼肌运动的需要。 Date32 3、内分泌腺和激素的生理解剖和功能 主要内分泌腺系统 交感-肾上腺系统 垂体-肾上腺皮质系统 胰岛激素和生长素-促生长素系统 垂体-性腺系统 Date33 4、激素的生理作用 通过调节物质代谢和水盐代谢，维持代谢稳态， 为生理活动提供能量； 促进细胞的分裂和分化，影响各组织、器官的生 长发胞育； 影响中枢神经系统和植物性神经系统的发育及学

14、习、记忆和行为 ； 促进生殖器官的发育和成熟，调节受精、妊娠和 泌乳等生理过程； 与神经系统密切配合，提高机体对环境条件急剧 变化的抵抗力或适应能力 。 Date34 5、激素的作用原理 含氮激素的作用原理第二信使学说 固醇类激素作用机制基因表达学说 Date35 6、激素的作用特点 1、 特异性：某一激素只对某些组织细胞的某些 代谢过程起调节作用，这些被某一激素作用的器 官、组织、或细胞称该激素的靶器官、靶组织或 靶细胞。 2、 无始动作用：既不供给机体代谢原料和能 量，也不能发动一个新的生理过程，只能对机体 原有的生理过程起加强或减慢作用。 3、 高效性：低浓度，高效率。 Date36 7

15、、激素分泌的调节 反馈调节 非反馈调节 Date37 垂体前叶垂体后叶肾上腺皮质肾上腺髓质 生长激素加压素皮质醇去甲肾上腺 促甲状腺素催产素醛固酮肾上腺素 促肾上腺皮质激素 不明 促性腺激素 无改变 泌乳素 内腓肽 运动对内分泌腺的影响 Date38 甲状腺胰腺甲状旁腺卵巢睾丸肾 甲状腺素 胰岛素 甲状旁腺激 素 雌激素 睾丸素 肾素 三碘甲状腺 胺素 高血糖素 雄激素 运动对内分泌腺的影响 Date39 激 素 内分 泌腺 靶靶效应 器 主要作用 肾上腺素（AD ）、去甲肾上 腺素（NAD） 肾上 腺髓 质 多数体细 胞 强心、缩血管、升 血压、促进糖原分 解、升高血糖 甲状腺素（T4 ）

16、三碘甲腺原氨 酸（T3） 甲状 腺 多数体细 胞 增强代谢与氧耗， 促进生长发育 各类激素的功能 各类激素的功能归纳 Date40 肽 和 蛋 白 质 类 甲状旁腺素 甲状 旁腺 骨、肾、 小肠 调节钙、磷代谢， 使血钙升高 降钙素 甲状 腺滤 泡旁 细胞 骨、肾 调节钙、磷代谢， 使血钙降低 胰岛素 胰岛 细胞 多数体细 胞 影响糖、蛋白质、 脂肪代谢、降低血 糖 胰高血糖素 胰岛 细胞 肝 促进糖的异生和糖 原分解、钷高血糖 Date41 肽 和 蛋 白 质 类 促肾上腺皮质 激素（ACTH） 腺 垂 体 肾上腺皮 质 促使肾上腺皮质分 泌糖皮质激素 生长素（GH） 多数体细 胞 促进生长

17、 促甲状腺激素 （TSH） 甲状腺 促使甲状腺分泌甲 状腺激素 卵胞刺激素（ FSH） 性腺 刺激卵泡发育和精 子生成 黄体生成素（ LH） 性腺 刺激共同体生成、 刺激睾丸间质细胞 发育并分泌雄激素 催产素 子宫、乳 腺 刺激子宫收缩和乳 腺泡排乳 抗利尿激素（ ADH） 肾小管、 小动脉 促进肾小管重吸收 水和小动脉平滑肌 收缩 Date42 类 固 醇 雄激素 睾丸多数体细 胞 刺激男性性征的发 育、成熟与维持 雌激素 卵巢 多数体细 胞 刺激女性副性器官 的发育、生长和副 性征出现 孕激素 子宫、乳 腺 刺激女性副性器官 的发育、生长各副 性征出现 糖皮质激素肾上 腺皮 质 多数体细

18、胞 升高血糖，运动员 供能物质参与应激 反应 盐皮质激素肾小管 促进肾小管对钠的 吸收，影响水盐代 谢 Date43 8、运动训练对激素的影响 不同强度的运动中和运动后，儿茶酚胺、 胰岛素、生长素、皮质激素等激素在血中 含量都有变化，这些变化是通过以下环节 发生作用： 分泌腺分泌活动增强或减弱； 储存于内分泌器官中激素分泌的加速或减慢 ； 外周循环血中激素的新陈代谢加速或减慢; Date44 （一）运动对交感-肾上腺系统 1、 运动强度对儿茶酚胺的影响 （1） 中等强度的运动对血中儿茶酚胺的浓度 没有影响或影响很小； （2） 运动强度超出5070%最大吸氧量时， 儿茶酚胺明显增加； Date4

19、5 （3） 剧烈运动后血液肾上腺素（E）和去甲肾 上腺素（NE）浓度升高。20秒短跑后血液去甲 肾上腺素浓度明显升高.。接近100%VO2max时 ，进一步增加负荷强度将使血浆去甲肾上腺素和 肾上腺素浓度明显升高。一些资料表明运动时血 液去甲肾上腺素的反应比肾上腺素更迅速。在进 行大强度的无氧运动，引起机体酸中毒，这时血 液肾上腺素浓度显著升高，运动后血浆肾上腺素 最大值出现在70%最大心率的运动，血浆去甲肾 上腺素最大值出现在80%最大心率的运动。 Date46 2、 运动时间对儿茶酚胺的影响 持续性耐力运动可使儿茶酚胺释放幅度减小。 训练后定量负荷时血中儿茶酚胺水平下降 3、 运动时血浆儿

20、茶酚胺浓度升高与肌群体积大小 呈负相关 进行同一相对摄氧量强度的运动时，较小肌群 工作使血浆儿茶酚胺升高的程度大于大肌群工作时 。在同一心率和相对摄氧量强度的运动静力性运动 比动力性运动血浆去甲肾上腺素升高得更显著。 Date47 （二）运动对垂体-肾上腺皮质系统的影响 肾上腺皮质机能受到损伤时，工作能力减 低，无力，易疲劳是其典型症状。 垂体切除也使动物的运动能力降低。 给予促肾上腺皮质激素或肾上腺皮质浸出 液，改善运动能力最明显。 Date48 （三）运动对胰岛激素和生长素-促生 长素的影响 胰岛内主要有三种内分泌细胞： 细胞占2030%，分泌胰高血糖素； 细胞占6070%，分泌胰岛素；

21、细胞占28%，分泌生长抑素，胃泌素等。 Date49 1、运动对胰岛素的影响 运动时伴随着血糖水平的下降及肾上腺素 的增加，胰岛素分泌下降 Date50 2、运动对胰高血糖素的影响 运动时胰高血糖素的分泌随血糖浓度的下降而增加 ，大多情况在运动末期达到最大值，以维持血糖水 平，保证重要脏器营养和能量供应。 在运动中，胰高血糖素促进肝糖原分解和糖异生作 用。 在运动中，以高血糖素促进组织蛋白质分解，合成 减少而使组织蛋白质减少。促进肝脏摄取氨基酸作 为糖异生作用的底物。 在运动中，以高血糖素诱导糖异生作用有关酶，促 进糖异生作用。加速肝脏释放葡萄糖到血液中。能 激活甘油及酮体生成。 Date51

22、 3、运动对生长素的动态影响 运动开始后血浆生长素浓度升高有滞后期，低强 度长时间运动滞后期2030分钟。长时间运动开 始后血浆生长素浓度最大值在2560分钟出现， 如果运动强度较大，峰值可较早出现。 体质较差的人在40%VO2max运动时血浆生长素 浓度已升高，而经良好训练的运动员进行同一运 动则无变化。若进行强度较大的运动体质强的人 血浆生长素浓度升高幅度较小，恢复极快；体质 差的人至少运动后两小时才能恢复。 Date52 （四）运动对甲状腺激素的影响 甲状腺机能水平增加到未训练者的静息水平 ，所以，经训练的人比未训练者较节省甲状 腺机能，可能代谢过程比较经济。 运动时血浆甲状腺素T3和T

23、4浓度的变化T4浓度 升高，30分钟60%VO2max时T3和总甲状腺素都 增加，在运动第20分钟出现最大值。以后的研究 报道激烈的运动后血浆T4，T3都升高；3小时中 等强度运动血浆T4不变，T3降低。马拉松跑后 T4，T3不变；连续多天长时间运动T4，T3都降 低。 Date53 （五）其他激素 运动对促甲状腺激素训练效果不明 运动对催产素的影响，目前没有报道 运动对催乳素的影响，训练可降低其安静 值 运动训练对醛固酮，无明显训练适应性 训练可提高运动中皮质醇的量 训练对肾素和血管紧张素无效应 Date54 七、运动对消化系统的影响 低强度运动对胃酸分泌或胃排空仅有轻微的影响 运动强度的增

24、加，胃酸分泌明显减少。 中等至大强度运动时可延缓胃的排空，特别是过 饱、高渗性饮食和高脂饮食后尤为明显。 长距离运动可使血清谷丙转氨酶、胆红素、碱性 磷酸酶升高，不要误诊为肝病。 运动有利于脂肪代谢及胆汁合成和排出，运动可 降低肌肉中的胆固醇，增加粪便排出胆固醇，而 且运动可减少胆石症的发生。 Date56 八、运动对泌尿系统的影响 1.运动对水分的影响 运动时，体内水分因蒸发和水分子跨膜运动的综合 影响而丢失。 剧烈运动开始时，水分从血液中外移至活动肌细胞 中，以后，再从细胞间隙或肌细胞内丧失水分。 当脱水相当于体重的6%时，血浆渗透压可升高约 20mmol/L，此时主要是细胞内水分丢失。

25、经长期训练（如马拉松训练）后，血容量不仅不减 少，而且增加，此现象可持续至停止运动后数日。 Date58 2.运动对电解质的影响 剧烈运动后尿Na+排出量减少 K+在运动中的自稳态有很多机制： 在轻运动强度时，尿中排K+量稍增加 在短暂大强度运动时，则尿中排K+量减少。 在热环境中运动，可发现总K+减少,而在寒冷环境中无此现 象。 马拉松运动可增高血K浓度,80km长跑时血K+浓度可再升 高，甚至有可能出现高血钾症的危险。 血桨Mg2+浓度和K+、Na+相反，在长期运动中可减 少,大部分Mg2+从汗中流失。 血Ca2+在剧烈运动后常无改变。 Date59 九、运动对骨关节的影响 在正常情况下，

26、 骨不断由成骨细胞和破骨 细胞维持着钙、磷的平衡。 在幼年时期，由于骨骼生长较快，成骨细胞功 能占优势，维持着骨的正平衡； 在老年时期，则破骨细胞的功能占优势，维持 着骨的负平衡。因此，老年人都有不同程度骨 质疏松。 Date61 1.运动对骨结构的维持作用 骨骼即使在幼年或成年期间，卧床6周以上即可使 尿中排钙量增加1倍以上。 局部固定不动可使局部骨骼脱钙。 防止尿钙排出量增多和局部脱钙最有效的方法就是 运动和早期负重。 在幼年期进行系统的负重训练，不仅可维持骨代谢 的正平衡，而且可促使骨密质增厚，骨小梁结构排 列更趋向于“受力型”。 例如，股骨颈的骨质排列呈垂直形，若与未进行负重训 练者相

27、比，则后者骨质排列呈锐角的“非受力型”变化。 Date62 2.运动对软骨的影响 软骨并无直接血管供应，其营养主要来自软骨下骨 组织的血液、关节滑囊壁和关节液。 任何关节活动都可对软骨产生“挤压”效应，从而使 软骨获得足够的营养。同时，运动还可保持关节液 的营养成分。 若长期固定不动，即可引起关节囊挛缩、关节液变 稀，其中长链的透明质酸和硫酸软骨素分子裂解， 从而降低软骨的营养，再加上缺乏“挤压”，常可使 软骨变薄破坏，最终使关节形态破坏，进而造成功 能障碍。 因此，运动在维护关节的形态和功能上起重要作用 。Date63 十、运动对代偿功能的影响 运动是由一系列条件反射所组成，正常动作 正是通

28、过不断运动所形成和熟练。 不运动可使复杂的条件反射消退，从而使动 作生疏甚至遗忘。 当由于各种伤病而导致肢体或功能丧失时，人 类为了生存，必然需要产生各种代偿功能，建 立新的条件反射来弥补丧失的肢体和功能。 Date65 1.人体代偿的类型 无需特殊的训练或适应而自发形成 如一侧肾切除，对侧肾即自动担负全身的排泄功 能 需训练才能形成的代偿功能 如肌肉、神经移植术后，由于改变了原先的功能 状态，需要加以训练，才能产生需要的功能 需要刻苦训练才能形成的代偿功能 如肢体残缺或偏瘫、截瘫后，必须通过系统训练 ，降低突触传导的阻力，才有可能在病灶周围网 状神经联系中形成新的传导通路，或者用健肢代 替患侧肢体的功能，如用下肢代替丧失的上肢功 能等。 Date66 2.中枢神经功能代偿 中枢神经系统功能能否代偿尚有争议： 据报道，中枢神经的功能也有重建的可能性。 但是，这种功能重建仅在动物实验中获得成功 ，在人类尚未得到证实。 Date67 十一、运动对精神和心理因素 的影响 运动对精神、心理也有较大的影响： 对患者来说，由于对疾病的不正确理解和对治 疗丧失信心，极易产生精神抑郁、悲观失望等 ，这些“负性”情绪，常可进一步削弱人体的功 能。 患者参加运动，积极主动地锻炼，可以扭转上 述的消极影响。 运动可提高机体的反应能力，因而能较好地适 应各种因素给机体所造成的应激状态。 Date69