Окислительные возможности мышц

Для мышечного сокращения нужна энергия, которая получается при расщеплении молекул аденозинтрифосфата. Аде- нозинтрифосфат может синтезироваться при анаэробном (бескислородном) расщеплении глюкозы или гликогена (гликолиз). В результате образуется пировиноградная кислота, которая может вступать в реакции окисления (реакции цикла трикарбоновых кислот и окислительного фосфорилирования). Пировиноградная кислота также может превращается в молочную кислоту, и, наоборот, молочная кислота может превращается в пировиноградную кислоту и далее использоваться в цикле трикарбоновых кислот. Затем при реакциях окислительного фосфорилирования потребляется кислород и синтезируется аденозинтрифосфат [9, 22].

Напрашивается вывод о том, что нет смысла с помощью тренировочных воздействий увеличивать активность ферментов гликолиза в мышцах, поскольку это приведет к увеличению образования пирувата (см. рис. 2). Если производительность цикла трикарбоновых кислот останется на прежнем уровне, то увеличение активности ферментов гликолиза приведет к увеличению продукции лактата. Напротив, увеличение окислительных возможностей (активности окислительных ферментов цикла три- карбоновых кислот и реакций окислительного фосфорилирования) при неизменной активности ферментов гликолиза приведет к большему потреблению пирувата и, соответственно, снижению образования лактата в работающем мышечном волокне. Таким образом, в мышце высококвалифицированного спортсмена при прочих равных увеличение окислительных возможностей приводит к снижению скорости продукции ионов водорода и других метаболитов, влияющих на развитие мышечного утомления. Одновременно происходит увеличение потребления кислорода и мощности на уровне анаэробного порога.

Упрощенная схема энергообеспечения мышечной деятельности при аэробной нагрузке

Рис. 6. Упрощенная схема энергообеспечения мышечной деятельности при аэробной нагрузке

В результате реакций гликолиза расщепляется молекула глюкозы или гликогена до пировиноградной кислоты с образованием молекул аде ноз и иг р ифосфа- та (АТФ), которые идут на энергообеспечение мышечного сокращения. Пиро- виноградная кислота может превратиться в ацетилкоэнзим А (ацетил-СоА) и вступить в реакции цикла трикарбоновых кислот (ЦТК). В результате образуется углекислый газ (С02), а при реакциях окислительного фосфорилирования потребляется кислород (О,), образуется вода (Н.,0) и АТФ. При недостаточной производительности реакций ЦТК нировиноградная кислота будет накапливаться и преобразовываться в молочную кислоту, диссоциирующую на ионы водорода и лактат. Ацетил-СоА может также образовываться в результате расщепления молекул жирных кислот (ЖК), но при высокоинтенсивной аэробной нагрузке (нагрузка на уровне анаэробного порога и выше) вклад этих реакций в образование ацетил-СоА будет мал.

Объемная плотность митохондрий (активность окислительных ферментов) в результате длительной тренировки может увеличиться в 2-3 раза. У высококвалифицированных спортсменов объемная плотность митохондрий в скелетных мышцах достигает 7-9% [9, 22]. Известно, что низкопороговые мышечные волокна (I тин), которые в первую очередь вовлекаются в работу, обладают более высокими окислительными возможностями, чем высокопороговые волокна (II тип), вовлекающиеся в работу при более интенсивных нагрузках. В результате правильно построенной тренировки у высококвалифицированного лыжника, находящегося на пике спортивной формы (как и у других спортсменов, тренирующих аэробные возможности), окислительные возможности мышечных волокон типа ПА (быстрые окислительные) становятся сопоставимыми с окислительными возможностями волокон I типа (медленные окислительные), а мышечные волокна, экспрессирующие миозин ИХ (быстрые гликолитические), практически отсутствуют [74, 1311. Иными словами на пике спортивной формы у высококвалифицированного спортсмена даже высокопороговые мышечные волокна IJ типа обладают очень высокими оки с л 11 тел ь н ы м и возм ож н остя м и.

Рассуждения о влиянии массы мышц и их окислительных возможностей на аэробную работоспособность подтверждаются исследованием, в котором изучались эффекты 20-недельной тренировки с увеличенным объемом аэробной и силовой нагрузки на мышцы плечевого пояса у высококвалифицированных лыжников [131]. До тренировки площадь поперечного сечения волокон в трехглавой мышце плеча и наружной головке четырехглавой мышцы бедра не различалась. После цикла тренировки площадь волокон типа I и НА увеличилась на 11 и 24% в трехглавой мышце плеча и не изменилась в наружной головке четырехглавой мышцы бедра. Количество капилляров на волокно не различалось исходно, а после цикла тренировки увеличилось на 10% только в трехглавой мышце плеча, активность цитрат-синтазы увеличилась на 25% в трехглавой мышце плеча и на 4% в наружной головке четырехглавой мышцы бедра, и их величины не различались между мышцами в конце тренировочного периода. После тренировочного цикла время преодоления 10 км одновременным бесшажным ходом (работа руками) уменьшилось на 10%, при этом улучшение результата коррелировало с увеличением площади, занимаемой волокнами типа ПА на поперечном срезе (R2=0,73; Р< о ,05). Косвенно важность увеличения объема мышц подтверждается в другом исследовании, показавшем высокую взаимосвязь результата в гонке классическим ходом на 10 км со средней мощностью в максимальном 10-секундном тесте руками (показатель, характеризующий скоростно-силовые возможности) и Vb в определённом тесте с возрастающей нагрузкой на ручном эргометре [13].

Говоря про важность увеличения мышечной массы для высококвалифицированного лыжника и биатлониста, необходимо учитывать возможность проявления следующего побочного эффекта: увеличение массы и объема работающих мышц при условии, что в мышцах будет открыто определенное количество капилляров, неизбежно приведет к чрезмерному увеличению объема крови, находящегося в сосудах этих мышц. Как следствие, снизится венозный возврат крови к сердцу и упадет системное артериальное давление. Как известно, в норме даже при работе на уровне Vb2m.ix не происходит снижение системного давления. Это связано с тем, что вегетативная нервная система ограничивает чрезмерное открытие артериол в работающих мышцах и заполнение сосудов кровью. Скорее всего, для каждого человека и для каждой физической нагрузки существует «оптимальный» объем активной мышечной массы при заданном уровне объема циркулирующий крови, сердечного выброса, капилляризации мышц н их окислительных возможностей, который позволяет достичь максимальных значений DMo2 и максимально полно экстрагировать доставляемый кислород из крови. В литературе описаны единичные случаи практически полной экстракции кислорода из крови у высококвалифицированных лыжников при работе попеременным ходом, то есть при работе мышц плечевого пояса и ног (содержание кислорода в бедренной вене - 3%) [24].

Если спортсмен включил в работу мышечную массу, большую чем «оптимальная», рефлекторно будет происходить снижение кровотока за счет констрикции некоторых мышечных артериол. Действительно, у высококвалифицированных лыжников кровоток в подключичной вене при работе одновременным бесшажным ходом (работа мышц плечевого пояса и туловища, интенсивность -76% от Vb2m.ix) составляет -11 л/мин, а при работе попеременным ходом с такой же интенсивностью (работа мышц плечевого пояса, туловища и ног, интенсивность -76% от Vb ) значительно меньше -7 л/мин [25]. Следует заметить, что спортсмен с мышечной массой, превышающей «оптимальный» уровень, при прочих равных будет иметь преимущество на финише. Увеличенная мышечная масса позволит ему сделать короткое мощное финишное ускорение, энергообеспечение которого будет осуществляться по анаэробному пути. Однако избыточная мышечная масса является грузом, который мешает при беге в гору, поэтому набор мышечной массы должен быть оправданным.

Таким образом, теоретические рассуждения показывают, что увеличение аэробной работоспособности высококвалифицированного спортсмена связано с увеличением способности его мышц потреблять кислород на уровне анаэробного порога. Увеличение окислительных возможностей мышц позволяет снизить скорость накопления метаболитов гликолиза, влияющих на развитие утомления, что приведет к увеличению скорости потребления кислорода и мощности на уровне анаэробного порога. Другой фактор, позволяющий увеличить скорость потребления кислорода мышцей, работающей на уровне анаэробного порога, - это увеличение мышечной массы с последующим увеличением ее окислительных возможностей. 11отребление кислорода на уровне анаэробного порога можно будет увеличивать до тех пор, пока не будут исчерпаны резервы сердечно-сосудистой системы по доставке кислорода к работающим мышцам, то есть пока потребление кислорода на анаэробном пороге не приблизится к Vb .

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >