Біохімічні чинники виникнення втоми при виконанні короткочасних вправ максимальної і субмаксимальної потужності

Встановлено, що чим менша тривалість вправи і чим вища його інтенсивність, тим більше значення в розвитку втоми набувають чинники, пов’язані з особливостями м’язової роботи, що виконується. При виконанні короткочасних вправ максимальної і субмаксимальної потужності початковий прояв основних ознак втоми пов’язаний з особливостями протікання біоенергетичних процесів в працюючих м’язах, спрямованих на підтримку високої швидкості ресинтезу АТФ. Зміна показників механічної продуктивності в цих видах вправ виявляється, як правило, в момент, коли запаси КрФ в працюючих м’язах вичерпуються більш ніж на половину початкових значень, а через процеси гліколізу, значно знижується внутрішньоклітинний рН.

Зміни в концентрації АТФ при розвитку втоми в процесі виконання короткочасних інтенсивних вправ відносно невеликі. Найбільші зміни і найтіснішу залежність з виникаючими при втомі зсувами в показниках сили і потужності виявляють концентрації АДФ, Н⁺ і лактату. Як відомо, зміни концентрації приведених вище метаболітів надають виражений інґібуючий вплив на АТФ-азу міозину основний фермент, від якого залежить ефективність перетворення енергії макроергічних фосфатних зв’язків АТФ в механічну роботу м’язів. З цього погляду, утворення АДФ і накопичення H⁺ при скорочувальній активності м’язів потрібно розглядати як головні чинники, що відповідальні за розвиток втоми при виконанні короткочасних інтенсивних вправ.

Крім вказаних вище чинників, на розвиток втоми в умовах короткочасних вправ максимальної і субмаксимальної потужності помітний вплив надає зниження внутрішньом’язових запасів глікогену. У стані втоми після виконання короткочасних інтенсивних вправ спостерігається виражене зниження запасів глікогену у швидкоскорочувальних волокнах, в той час як в стані втоми після тривалої помірної роботи найбільші зсуви у концентрації глікогену спостерігаються у волокнах, що повільно скорочуються. При цьому утворення молочної кислоти в процесі гліколітичного розщеплення глікогену під час виконання короткочасних інтенсивних вправ взаємопов’язане із зменшенням потужності роботи через втому.

При високій частоті стимуляції працюючих м’язів в умовах короткочасних інтенсивних вправ помітний внесок в розвиток втоми вносять порушення електрохімічного сполучення при передачі збудження з нерва на м’яз і зміни в діяльності ЦНС через розвиток захисного гальмування, а також порушення механізмів передачі нервового імпульсу і мозкового кровообігу, зміни концентрації неорганічного фосфату, інозинмонофосфату (ІМФ), накопичення аміаку в тканинах.

Біохімічні чинники виникнення втоми при виконанні тривалих вправ великої і помірної потужності

Основними причинами виникнення втоми при виконанні тривалих вправ великої і помірної потужності постають чинники, пов’язані зі зниженням рівня енергозабезпечення працюючих м’язів (вичерпання внутрішньом’язових запасів глікогену, накопичення продуктів неповного окислення жирів, надмірне накопичення NH₃ і ІМФ, розвиток гіпоглікемічного стану), а також порушення електрохімічного сполучення в працюючих м’язах і погіршення діяльності ЦНС в умовах вираженої гіпертермії, дегідратації і зсуву електролітного балансу організму. Таким чином, при виконанні тривалих вправ великої і помірної потужності причини, що призводять до виникнення втоми, носять комплексний характер.

У більшості випадків первинною ланкою в розвитку втоми при виконанні тривалих вправ великої і помірної потужності є зміни в об’ємі і характері внутрішньом’язових енергетичних субстратів. У широкому діапазоні зусиль при тривалій роботі (починаючи від 25 % VO^{2 max} і вище) значна частка в ресинтезі АТФ припадає на окислення вуглеводів. Окислення жирів характерне тільки для вправ, відносна потужність яких не перевищує 50 % рівня VO^{2 max}.

Анаеробні джерела енергії (КрФ і глікоген) впливають помітним чином на енергетику роботи тільки в тих видах тривалих вправ, відносна потужність яких перевищує значення лактатного і креатинфосфатного порогів, локалізовану на рівні 60-75 % VO^{2 max}.

У зв’язку з характером енергетичного забезпечення, що змінюється при тривалій роботі змінюється і динаміка основних біохімічних показників крові. Вміст глюкози в крові в процесі виконання тривалої роботи помітно знижується у випадку, коли тривалість вправи перевищує 90 хв. Вміст молочної кислоти і вільних жирних кислот в крові зберігається на рівні спокою доти, доки не буде досягнуте значне вичерпання вуглеводних ресурсів організму. З цього моменту вміст цих метаболітів у крові виявляє тенденцію до підвищення.

Конкретні причини виникнення втоми при тривалій роботі можуть бути зумовлені нездатністю працюючих м’язів підтримувати задану швидкість ресинтезу АТФ через зниження вуглеводних запасів, а також порушеннями в діяльності ЦНС через накопичення аміаку і кетонових тіл в організмі. Додаткове введення глюкози запобігає розвитку вираженої гіпоглікемії при роботі і помітно підвищує працездатність при виконанні тривалих вправ.

Таким чином, при виконанні будь-якої вправи можна виділити основні, ланки обміну речовин, що найбільш навантажуються і функції систем організму, можливості яких і визначають здатність спортсмена виконувати вправи на необхідному рівні інтенсивності і тривалості. Це можуть бути регуляторні системи (ЦНС, вегетативна нервова, нейрогуморальна), системи вегетативного забезпечення (дихання, кровообіг, кров) і виконавча (рухова) система.

Комплексний аналіз проблеми втоми в спорті, переконливо показав, що втому потрібно розглядати як наслідок виходу з ладу якого-небудь компонента в складній системі органів і функцій або як порушення взаємозв’язку між ними. Ведучою ланкою в розвитку втоми може стати будь-який орган і його функція, якщо виявиться невідповідність між рівнем фізичного навантаження і функціональними резервами, що є. Тому першопричиною зниження працездатності можуть бути вичерпання енергетичних резервів, тканинна гіпоксія, зниження ферментативної активності під впливом “робочого” метаболізму тканин, порушення цілісності функціональних структур через недостатність їх пластичного забезпечення, зміна гомеостазу, порушення нервової і гормональної регуляції та ін.

З’ясування механізмів втоми відіграє важливу роль в практиці спорту для обґрунтування основних положень спортивного тренування. Зокрема, втома розцінюється як чинник, стимулюючий мобілізацію функціональних ресурсів, що визначає межі оптимального обсягу тренуючих впливів і що забезпечує ефективність протікання адаптації, успішність змагальної діяльності і профілактику переадаптації.

Такий підхід має практичне значення, оскільки об’єктивно обґрунтовує систему чергування тренувальних навантажень переважної спрямованості. Система чергування навантажень дозволяє об’єднати великі обсяги роботи при високій частоті тренувальних навантажень, високі якісні характеристики роботи, профілактику перевтоми організму і перенапруги функціональних систем внаслідок виконання напружених тренувальних програм.