Отставленное восстановление

В этот период в организме восполняются запасы химических соеди­нений и восстанавливаются внутриклеточные структуры, разрушенные или поврежденные во время мышечной работы. Основными биохими­ческими процессами, составляющими отставленное восстановление, являются синтезы гликогена, жиров и белков.

Синтез гликогена протекает в мышцах и в печени, причем в первую очередь накапливается мышечный гликоген. Синтезируется гликоген главным образом из глюкозы, поступающей в организм с пищей. Пре­дельное время восстановления в орг анизме запасов гликогена - 24—36 ч.

Синтез жиров осуществляется в жировой ткани. Вначале образуют­ся глицерин и жирные кислоты, затем они соединяются в молекулу жи­ра. Жир также образуется в стенке тонкой кишки путем ресинтеза из продуктов переваривания пищевого жира. С током лимфы, а затем кро­ви ресинтезированный жир поступает в жировую ткань. Для восполне­ния запасов жира необходимо не более 36^48 ч.

Синтез белков в основном идет в мышечной ткани. Часть амино­кислот (незаменимых) обязательно должна поступать с пищей. Макси­мальное время синтеза белков - 48-72 ч.

Отставленное восстановление также включает и восстановление (репарацию) поврежденных внутриклеточных структур. Это касается миофибрилл, митохондрий, различных клеточных мембран. По време­ни это самый длительный процесс; он требует до 72-96 ч.

Все биохимические процессы, составляющие отставленное восста­новление, протекают с потреблением энергии, источником которой яв­ляется АТФ, возникающий за счет тканевого дыхания. Поэтому для фа­зы отставленного восстановления характерно несколько повышенное потребление кислорода, но не такое выраженное, как при срочном вос­становлении.

Важнейшей особенностью отставленного восстановления является наличие суперкомпенсации (или сверхвосстановления). Суть этого явлёния заключается в том, что вещества, разрушенные при работе, во время восстановления синтезируются в больших концентрациях по сравнению с их дорабочим, исходным уровнем. На рис. 20 показана су­перкомпенсация гликогена - вещества, которое расщепляется практи­чески при любой работе.

Рис. 20. Суперкомпенсация гликогена при отставленном восстановлении

Как видно из рисунка, суперкомпенсация носит временный харак­тер, она обратима. Но если суперкомпенсация возникает часто (при ре­гулярных тренировках), то это ведет к постепенному росту исходного уровня данного вещества.

Основной причиной сверхвосстановления является повышенное со­держание в крови гормонов, влияющих на синтетические процессы (инсулин, тестостерон и др.). Время наступления суперкомпенсации существенно зависит от скорости распада веществ при работе: чем вы­ше скорость расщепления какого-либо вещества во время работы, тем быстрее происходит его синтез при восстановлении и раньше наступает суперкомпенсация.

Высота суперкомпенсации (степень превышения исходного уровня) определяется глубиной распада веществ при работе. Чем глубже распад вещества при работе (в разумных пределах, так как чрезмерный распад приводит к переутомлению!), тем выраженнее и выше суперкомпенсация. Эта особенность суперкомпенсации заставляет тренера применять на тре­нировках упражнения большой мощности и продолжительности, чтобы вызвать в организме спортсмена достаточно глубокий распад тех веществ, от содержания которых значительно зависит работоспособность.

Для спортсмена суперкомпенсация имеет исключительно важное значение. На высоте суперкомпенсации существенно возрастают все качества двигательной деятельности (сила, скорость, выносливость), что, несомненно, сказывается на спортивных результатах.

Обязательным условием полноценного восстановления является ка­чественное питание. Питание обеспечивает организм спортсмена ис­точниками энергии (все процессы синтеза требуют энергии!) и строи­тельным материалом для синтезов (аминокислоты, глюкоза, глицерин, жирные кислоты). Кроме этого, с пищей поступают витамины и мине­ральные вещества, потребность в которых после физической работы повышена.

Механизмы утомления

Утомление - это временное снижение работоспособности, вызван­ное глубокими биохимическими, функциональными и структурными сдвигами, возникающими в ходе выполнения физической рабо ты.

С биологической точки зрения утомление - это защитная реакция, предупреждающая нарастание биохимических и физиологических 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 подготовленности 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.

РАЗВИТИЕ ОХРАНИТЕЛЬНОГО (ЗАПРЕДЕЛЬНОГО) ТОРМОЖЕНИЯ

При возникновении в организме во время мышечной работы биохи­мических и функциональных сдвигов с различных рецепторов (хеморе- цепторов, осморецепторов, проприорецепторов и др.) в центральную нервную систему по афферентным нервам (чувствительным) поступа­ют соответствующие сигналы. При достижении значительной глубины этих сдвигов в головном мозге формируется охранительное торможе­ние, распространяющееся на двигательные центры, иннервирующие 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.

Субъективно охранительное торможение воспринимается как чув­ство 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 МЫщц₅ а общая усталость отражает биохимические и физиологические сдвиги, возникающие не только в работающих мышцах, но и в других органах и сопровождающиеся снижением работоспособности кардио- респираторной системы, нарушением функционирования мозга и пече­ни, изменением химического состава крови. Биологическая роль уста­лости, по-видимому, заключается в том, что это чувство сигнализирует на уровне сознания о возникновении в организме неблагоприятных сдвигов, появляющихся при выполнении физической работы в мышцах 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. С большой долей вероятности можно предпо­ложить, что смерть греческого воина, прибежавшего из Марафона в Афины с радостной вестью о победе над персидской армией, как раз и была вызвана наступлением очень глубоких, несовместимых с жизнью изменений в организме, возникших вследствие снятия охранительного торможения сильнейшим эмоциональным возбуждением. 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 издавна используется 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 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 де­тей и пожилых людей характерно раннее наступление усталости и бо­лее выраженные явления охранительного торможения.

НАРУШЕНИЕ ФУНКЦИЙ ВЕГЕТАТИВНЫХ И РЕГУЛЯТОРНЫХ СИСТЕМ ОРГАНИЗМА

В обеспечении мышечной деятельности, наряду с нервной системой, активнейшее участие принимает кардиореспираторная 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, Р-окисление жирных кислот, кето- генез, 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, благо- Приятные для функционирования мышц.

ИСЧЕРПАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕЗЕРВОВ

Как известно, выполнение физической работы сопровождается большими энергозатратами, и 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. Такими источника­ми энергии можно считать мышечный креатинфосфат, который может быть почти полностью использован при интенсивной работе, большую часть мышечного и печеночного гликогена, часть запасов жира, нахо­дящихся в жировых депо, а также аминокислоты, которые начинают окисляться при очень продолжительных нагрузках. 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.

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, 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.

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

ПОВРЕЖДЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН СВОБОДНОРАДИКАЛБНЫМ ОКИСЛЕНИЕМ

В главе 4 «Биологическое окисление» было отмечено, 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 подвергается липидный слой биологических мембран. Такое окисление называется перекисным окислением ли­пидов (ПОЛ).

В физиологических условиях свободнорадикальное окисление про­текает с низкой скоростью, так как ему противостоит защитная анти- оксидантная 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 СПбГАФК им. П.Ф. Лесгафта, показали, что физические на­грузки, свойственные современному спорту, приводят к чрезмерному 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. В ациклических 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 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 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 СПбГАФК 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.

Поиск по сайту: