6 курс / Медицинская реабилитация, ЛФК, Спортивная медицина / Биохимия_двигательной_деятельности_Учебник_С_С_Михайлов_2016

Время восстановления после скоростно-силовой тренировки составляет 2–3 дня. Однако, меняя мышечные группы, на которые направлены нагрузки, тренировочные занятия можно проводить через меньшие интервалы отдыха.

При выполнении силовых нагрузок ускоряется распад белков, главным образом мышечных. Особенно быстро расщепляются белки при выполнении упражнений с максимальной силой. Для восполнения разрушенных при работе белков необходимо поступление во время восстановления повышенного количества аминокислот. Это делает необходимым использование рациона с повышенным содержанием белков, составляющим 150–200 г в сутки.

4.2. ЛАКТАТНАЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

Спортивно-педагогическими критериями лактатного компонента работоспособности являются величины скоростных и силовых нагрузок, выполняемых с субмаксимальной мощностью (их продолжительность не более 5 мин). Возможность выполнения таких нагрузок обусловлена внутримышечными запасами гликогена и резистентностью организма к молочной кислоте, образующейся из гликогена.

Поэтому для развития лактатного компонента применяются тренировки, отвечающие следующим требованиям.

Во-первых, тренировка должна приводить к резкому снижению содержания гликогена в мышцах с последующей его суперкомпенсацией.

Во-вторых, во время тренировки в мышцах и в крови должна накапливаться молочная кислота для последующего развития к ней резистентности организма.

Для этой цели могут быть использованы методы повторной и интервальной работы. Применяемые упражнения должны вызывать повышение скорости гликолитического пути ресинтеза АТФ и приводить к усиленному образованию и накоплению лактата в работающих мышцах и его выходу в кровяное русло. Таким условиям соответствует выполнение предельных нагрузок продолжительностью несколько минут. В случае интервальной тренировки можно использовать серии из 4–5 таких упражнений. Отдых между упражнениями внутри серии несколько минут. Хороший эффект дает постепенное уменьшение времени отдыха например, от 3 до 1 мин. Каждое такое упражнение вызывает распад внутримышечного гликогена и образование молочной кислоты. Короткие промежутки отдыха между упражнениями (1–3 мин) недостаточ-

180

ны для устранения лактата. Отдых между сериями упражнений, составляющий 20–30 мин, также недостаточен для полного устранения лактата, поэтому упражнения в каждой последующей серии выполняются на фоне повышенной концентрации в мышцах молочной кислоты, что способствует формированию резистентности организма к повышенной кислотности.

Промежутки отдыха как между отдельными упражнениями, так и между сериями упражнений явно недостаточны для восстановления запасов гликогена, вследствие этого в ходе тренировки в мышцах происходит постепенное уменьшение содержания гликогена до очень низких величин, что является обязательным условием возникновения выраженной суперкомпенсации.

4.3. АЭРОБНАЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

Многофакторность аэробного компонента работоспособности требует применения комплекса разнообразных тренировочных средств, поскольку каждое конкретное занятие, вызывая достаточно разностороннее воздействие на организм, все же преимущественно совершенствует одну какую-либо сторону функциональных возможностей. В конечном итоге тренировки, направленные на развитие аэробной выносливости, должны обеспечить повышение работоспособности кардио-респираторной системы, способствовать увеличению количества эритроцитов в крови и содержанию в них гемоглобина, росту концентрации миоглобина в мышечных клетках, лучшему обеспечению работающих органов энергетическими субстратами.

Сэтой целью применяются различные варианты повторной

иинтервальной тренировки, а также непрерывная длительная работа равномерной или переменной мощности.

В качестве примера построения тренировочных занятий, направленных на развитие аэробной работоспособности, можно привести так называемую циркуляторную интервальную тренировку («интервальная тренировка по Фрайбургскому правилу»). Этот метод заключается в чередовании кратковременных упражнений небольшой интенсивности и длительностью от 30 до 90 секунд с интервалами отдыха такой же продолжительности. Подобная работа стимулирует аэробное энергообеспечение мышечной деятельности и приводит к улучшению показателей кардиореспираторной системы.

Для повышения содержания в мышцах миоглобина может быть использована миоглобиновая интервальная тренировка. Спортс-

181

Книга рекомендована к покупке и прочтению разделом по профилактике заболеваний сайта https://meduniver.com/

менам предлагаются очень короткие (не более 5–10 с) нагрузки средней интенсивности, чередуемые с такими же короткими промежутками отдыха. Выполняемые кратковременные нагрузки

восновном обеспечиваются кислородом, который депонирован

вмышечных клетках в форме комплекса с миоглобином. Короткий отдых между упражнениями достаточен для восполнения запасов кислорода.

Для увеличения кислородной емкости крови, а также для повышения концентрации миоглобина в мышцах хороший эффект дают тренировки в условиях среднегорья.

Особенностью развития аэробной работоспособности является возможность использования неспецифических упражнений и в первую очередь подвижных игр, что позволяет сделать тренировочный процесс разнообразным и интересным.

Тесты для самоконтроля

1.Упражнения, применяемые для развития алактатной работоспособности, должны приводить к:

а) повышению концентрации лактата в мышцах б) повышению концентрации миоглобина в мышцах в) снижению концентрации гликогена в мышцах

г) снижению концентрации креатинфосфата в мышцах

2.Для развития силовых качеств рекомендуется применять упражнения с отягощением, составляющим от максимального:

а) 20–30% б) 40–50% в) 80–90% г) 100%

3. Количество упражнений, выполняемых до отказа с силой, составляющей 85% от максимальной, обычно равно:

а) 1–2 б) 3–4 в) 7–8 г) 12–15

4.Упражнения, применяемые для развития лактатной работоспособности, должны приводить к:

а) повышению концентрации глюкозы в крови б) повышению концентрации миоглобина в мышцах в) повышению концентрации лактата в мышцах г) снижению концентрации лактата в мышцах

5.Упражнения, направленные для развития силовых качеств, должны вызывать повреждение в мышцах:

а) лизосом б) мембран в) миофибрилл г) митохондрий

182

Глава 5

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ УТОМЛЕНИЯ

Утомление – это временное снижение работоспособности, вызванное глубокими биохимическими, функциональными

иструктурными сдвигами, возникающими в ходе выполнения физической работы.

Сбиологической точки зрения утомление – это защитная реакция организма, предупреждающая нарастание биохимических

ифизиологических изменений в организме, которые, достигнув определенной глубины, могут стать опасными для здоровья и для жизни.

Механизмы возникновения утомления многообразны и зависят в первую очередь от характера выполняемой работы, ее интенсивности и продолжительности, а также от уровня подготовки спортсмена. Но все же в каждом конкретном случае можно выделить ведущие механизмы развития утомления, приводящие к снижению работоспособности. У спортсменов часто в основе развития утомления лежат следующие биохимические и функциональные сдвиги, вызываемые тренировочными и соревновательными нагрузками. Как правило, эти механизмы затрагивают все компоненты работоспособности, поскольку все они реализуются во время тренировочного занятия.

5.1.РАЗВИТИЕ ОХРАНИТЕЛЬНОГО (ЗАПРЕДЕЛЬНОГО) ТОРМОЖЕНИЯ

При возникновении в организме во время мышечной работы биохимических и функциональных сдвигов с различных рецепторов (хеморецепторов, осморецепторов, проприорецепторов и др.) в центральную нервную систему по афферентным (чувствительным) нервам поступают соответствующие сигналы. При достижении значительной глубины этих сдвигов в головном мозгу формируется охранительное торможение, распространяющееся на двигательные центры, иннервируюшие скелетные мышцы. В результате в мотонейронах уменьшается выработка двигательных импульсов, что в итоге приводит к снижению физической работоспособности. Снижение функциональной активности мотонейронов наблюдается также при уменьшении образования в них АТФ.

183

Книга рекомендована к покупке и прочтению разделом по профилактике заболеваний сайта https://meduniver.com/

Субъективно охранительное торможение воспринимается чувством усталости. В зависимости от распространенности возникших в организме изменений усталость может быть локальной (местной) или общей. При локальной усталости (например, устала рука или нога) биохимические сдвиги обычно обнаруживаются в отдельных группах мышц, а общая усталость отражает биохимические и физиологические сдвиги, возникающие не только

вработающих мышцах, но и в других органах и сопровождающиеся снижением работоспособности кардио-респираторной системы, нарушением функционирования мозга и печени, изменениемхимическогосоставакрови.Биологическаярольусталости, по-видимому, заключается в том, что это чувство сигнализирует на уровне сознания о возникновении в организме неблагоприятных сдвигов, появляющихся при выполнении физической работы

вмышцах и во внутренних органах.

Охранительное торможение и, следовательно, усталость могут быть снижены за счет эмоций. Высокий эмоциональный подъем (например, чувство опасности у животного, высокая мотивация и сила воли у спортсмена) позволяет организму сохранять высокую работоспособность, несмотря на возникновение и нарастание опасных для жизнедеятельности биохимических и функциональных изменений, которые могут привести к тяжелым последствиям. А вот отсутствие эмоционального фона при выполнении монотонной, однообразной работы ускоряет возникновение охранительного торможения.

На развитие охранительного торможения существенное влияние оказывают различные химические соединения, вводимые в организм извне. Одни из них, снимая охранительное торможение, повышают работоспособность организма, другие же, наоборот, вызывают более раннее наступление усталости и тем самым снижают работоспособность.

Для повышения работоспособности человечество издавна использует кофеин, входящий в состав кофе и чая. Это природное соединение действует очень мягко, и повышение работоспособности происходит в пределах физиологических возможностей организма. Подобным образом на организм влияют природные адаптогены (женьшень, элеутерококк, китайский лимонник, пантокрин и др.). Особенно высокое стимулирующее и антиусталостное действие наблюдается у фармакологических препаратов, относящихся к группе стимуляторов центральной нервной системы (фенамин, сиднокарб, сиднофен и др.). Их применение позволяет сохранить высокую работоспособность даже при возникновении

184

глубоких биохимических и физиологических сдвигов, приводящих к функциональному истощению организма, крайне опасному для жизни. Известны случаи смерти спортсменов вследствие приема таких препаратов. Поэтому стимуляторы центральной нервной системы отнесены к допингам.

Противоположное действие на организм оказывают седативные средства, в том числе препараты брома. При их использовании охранительное торможение в ЦНС и чувство усталости возникают раньше, что приводит к ограничению работоспособности.

Развитие тормозных процессов в ЦНС зависит от возраста. Для пожилых людей характерно раннее наступление усталости и более выраженные явления охранительного торможения.

5.2.НАРУШЕНИЕ ФУНКЦИЙ ВЕГЕТАТИВНЫХ И РЕГУЛЯТОРНЫХ СИСТЕМ ОРГАНИЗМА

Вобеспечении мышечной деятельности наряду с нервной системой активнейшее участие принимает кардио-респираторная система, отвечающая за доставку кислорода и энергетических субстратов к работающим мышцам, а также за удаление из них продуктов обмена. Поэтому снижение работоспособности сердечно-сосудистой и дыхательной систем, естественно, вносит существенный вклад в развитие утомления.

Еще один внутренний орган, способствующий мышечной деятельности, – печень. В печени во время мышечной работы протекают такие важные процессы, как глюкогенез, V-окисление жирных кислот, кетогенез, глюконеогенез, которые направлены на обеспечение мышц важнейшими источниками энергии: глюкозой и кетоновыми телами. Кроме того, в печени во время мышечной работы осуществляется обезвреживание аммиака путем синтеза мочевины. Поэтому уменьшение функциональной активности этого органа также ведет к снижению работоспособности и развитию утомления. В связи с такой важной ролью печени в обеспечении мышечной деятельности в спортивной практике широкое применение находят гепатопротекторы – фармакологические препараты, улучшающие обменные процессы в печени.

При выполнении физической работы, особенно продолжительной, возможно снижение функции надпочечников. В результате уменьшается выделение в кровь гормонов (адреналин, глюкокортикоиды), вызывающих в организме биохимические и функциональные сдвиги, благоприятные для функционирования мышц.

185

Книга рекомендована к покупке и прочтению разделом по профилактике заболеваний сайта https://meduniver.com/

5.3. ИСЧЕРПАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕЗЕРВОВ

Как известно, выполнение физической работы сопровождается большими энергозатратами, поэтому при мышечной деятельности происходит быстрое исчерпание энергетических субстратов.

В спортивной литературе часто используются термины «энергетические резервы» и «доступные источники энергии». Под этим понимается та часть углеводов, жиров и аминокислот, которая может служить источником энергии при выполнении мышечной работы. К таким источникам энергии относятся мышечный креатинфосфат, который может быть почти полностью использован при интенсивной работе, большая часть мышечного и печеночного гликогена, часть запасов жира, находящихся в жировых депо, а также аминокислоты, которые начинают окисляться при очень продолжительных нагрузках. В частности, исчерпание мышечных запасов креатинфосфата и гликогена приводит к резкому снижению анаэробной работоспособности.

Энергетическим резервом можно также считать способность организма поддерживать в крови во время выполнения физической работы необходимый уровень глюкозы.

Исчерпание энергетических субстратов, несомненно, ведет к снижению выработки в организме АТФ и уменьшению баланса АТФ/АДФ. Снижение этого показателя в нервной системе приводит к нарушениям формирования и передачи нервных импульсов, в том числе управляющих скелетной мускулатурой. Как уже отмечалось, такое нарушение в функционировании нервной системы является одним из механизмов развития охранительного торможения. Уменьшение скорости синтеза АТФ в клетках скелетных мышц и миокарда нарушает сократительную функцию миофибрилл, следствием чего является снижение мощности выполняемой работы.

Для поддержания энергетических ресурсов в организме при выполнении продолжительной работы (например, лыжные гонки, марафонский бег, шоссейные велогонки) организуется питание на дистанции, что позволяет спортсменам длительно сохранять работоспособность.

186

5.4.ОБРАЗОВАНИЕ И НАКОПЛЕНИЕ В ОРГАНИЗМЕ ЛАКТАТА

Обычно молочная кислота в больших количествах образуется в организме при выполнении физических нагрузок субмаксимальной мощности. Накопление лактата в мышечных клетках существенно влияет на их функционирование. В условиях повышенной кислотности, вызванной нарастанием концентрации лактата, снижается сократительная способность белков, участвующих в мышечной деятельности, уменьшается каталитическая активность белков-ферментов и, в том числе АТФазная активность миозина и активность кальциевой АТФазы (кальциевый насос), изменяются свойства мембранных белков, что приводит к повышению проницаемости биологических мембран. Кроме того, накопление лактата в мышечных клетках ведет к набуханию этих клеток вследствие поступления в них воды, что в итоге уменьшает сократительные возможности мышц. Можно также предположить, что избыток лактата внутри миоцитов связывает часть ионов кальция и тем самым ухудшает управление процессами сокращения и расслабления, что особенно сказывается на скоростных свойствах мышцы. Следовательно, повышение кислотности, связанное с накоплением в организме молочной кислоты, отрицательно влияет на все компоненты работоспособности.

На практике для предупреждения возможного негативного воздействия лактата на работоспособность используются различные приемы, способствующие удалению его из работающих мышц

ипоследующему устранению (например, чередование лактатных

иаэробных нагрузок, массаж, прием щелочных напитков, тепловые процедуры).

5.5.ПОВРЕЖДЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫМ ОКИСЛЕНИЕМ

Внастоящее время установлено, что незначительная часть кислорода, поступающего из воздуха в организм, превращается в активные формы, называемые свободными радикалами. Свободные радикалы кислорода, обладая высокой химической активностью, вызывают окисление белков, липидов и нуклеиновых кислот. Чаще всего окислению подвергаются липидный слой биологических мембран. Такое окисление называется перекисным окислением липидов (ПОЛ).

187

Книга рекомендована к покупке и прочтению разделом по профилактике заболеваний сайта https://meduniver.com/

Вфизиологических условиях свободнорадикальное окисление протекает с низкой скоростью, так как ему противостоит защитная антиоксидантная система организма, предупреждающая накопление свободных радикалов кислорода и ограничивающая тем самым скорость вызываемых ими реакций окисления.

Исследования последних лет, в том числе выполненные на кафедре биохимии НГУ им. П.Ф. Лесгафта, показали, что физические нагрузки, свойственные современному спорту, приводят

кчрезмерному образованию активных форм кислорода и значительному росту скорости ПОЛ. Так, практически любая спортивная работа протекает в условиях повышенного потребления кислорода, а пересыщение организма (или отдельных органов, или тканей) кислородом способствует появлению свободных радикалов кислорода и интенсификации перекисных процессов.

Вациклических видах спорта (особенно в спортивных играх и единоборствах) характер мышечной деятельности резко и многократно меняется. Такие изменения сопровождаются несоответствием между продолжающимся повышенным поступлением кислорода и снижением его потребления митохондриями мышечных клеток. Подобное несоответствие вызывает относительную гипероксию в мышечной ткани, что, несомненно, приводит к еще большему образованию свободных радикалов и дальнейшему нарастанию их повреждающего воздействия на биомембраны.

К повышению скорости свободнорадикального окисления также приводит ацидоз (повышение кислотности), возникающий у спортсменов вследствие накопления в миоцитах молочной кислоты.

И, наконец, приближающиеся к пределу функциональных возможностей физические нагрузки современного спорта, его высокая мотивированность и эмоциональность позволяют выявить в деятельности спортсменов многие характерные черты стресса. А стресс и, в частности, стрессорные гормоны оказывают значительное влияние на развитие в организме свободнорадикального окисления.

Чрезмерная активация ПОЛ оказывает негативное влияние на мышечную деятельность. Так, повышение проницаемости мембран нервных волокон и саркоплазматического ретикулума миоцитов, вызываемое ПОЛ, затрудняет передачу двигательных нервных импульсов и тем самым снижает сократительные возможности мышцы. Повреждающее воздействие перекисного окисления на цистерны, содержащие ионы кальция, неизбежно

188

приводит к нарушению функции кальциевого насоса и ухудшению релаксационных свойств мышц.

При повреждении митохондриальных мембран снижается эффективность окислительного фосфорилирования (тканевого дыхания), что ведет к уменьшению аэробного энергообеспечения мышечной работы. Повышение проницаемости оболочки мышечных клеток – сарколеммы – может привести к потере мышечными клетками многих важных веществ, которые будут уходить из них в кровь и лимфу.

Таким образом, в масштабе всего организма активация ПОЛ сказывается на возможностях аэробного энергопроизводства, на сократительных способностях мышц и, следовательно, на работоспособности спортсмена в целом.

Все вышесказанное позволяет считать процессы свободнорадикального окисления, и в первую очередь липидов биологических мембран, важнейшим дезадаптационным фактором, обусловливающим развитие утомления и снижение всех компонентов физической работоспособности.

В настоящее время для предупреждения утомления и сохранения физической работоспособности в спортивной практике применяются различные экзогенные средства, способные повышать емкость антиоксидантной системы организма. К ним прежде всего относится токоферол (витамин Е) – естественный антиоксидант организма.

На кафедре биохимии НГУ им. П.Ф. Лесгафта было подробно исследовано антиокислительное действие ряда адаптогенных средств (биологически активные напитки «Вента», «Валдай», «Рукитис», препараты биоженьшеня), а также прямого антиоксиданта – тимола. Проведенные эксперименты показали, что применение перечисленных препаратов приводит к снижению интенсивности перекисного окисления липидов при выполнении спортсменами физической работы, повышению спортивной работоспособности.

Тесты для самоконтроля

1. Основной причиной утомления при беге на 10 000 м является:

а) накопление в крови молочной кислоты б) снижение в крови концентрации мочевины

в) снижение в мышцах концентрации креатинфосфата г) снижение в мышцах скорости тканевого дыхания

189

Книга рекомендована к покупке и прочтению разделом по профилактике заболеваний сайта https://meduniver.com/