Биохимические основы жизнедеятельности организма человека - Волков Н.И., Несен Э.Н. 2000

Биохимия спорта
Биохимические факторы утомления
Биохимические факторы утомления при выполнении кратковременных упражнений максимальной и субмаксимальной мощности

Установлено, что чем меньше продолжительность упражнения и чем вы­ше его интенсивность, тем большее значение в развитии утомления приобретают факторы, связанные с особенностями выполняемой мы­шечной работы. При выполнении кратковременных упражнений макси­мальной и субмаксимальной мощности изначальное проявление основ­ных признаков утомления связано с особенностями протекания био­энергетических процессов в работающих мышцах, направленных на под­держание высокой скорости ресинтеза АТФ. Изменение показателей механической производительности в этих видах упражнений обнаружи­вается, как правило, в момент, когда запасы КрФ в работающих мыш­цах исчерпываются более чем на половину исходных значений, а из-за резко увеличивающегося гликолиза значительно снижается внутрикле­точный pH. На рис. 148 показан момент, когда в мышцах при снижении концентрации КрФ ниже указанного критического уровня наблюдается резкое увеличение скорости образования АДФ и накопления Н⁺. Значе­ния концентраций основных метаболитов, отражающих изменения в анаэробном энергетическом обмене в состоянии утомления, приведены в табл. 30.

Из представленных данных видно, что изменения в концентрации АТФ при развитии утомления в процессе выполнения кратковременных интенсивных упражнений относительно невелики. Наибольшие изме­нения и наиболее тесную зависимость с происходящими при утомле­нии сдвигами в показателях силы и мощности обнаруживают концентра­ции АДФ, Н⁺ и лактата. Как известно, изменения концентрации приве­денных выше метаболитов оказывают выраженное ингибирующее воздействие на АТФ-азу миозина — ключевой фермент, от которого зависит эффективность преобразования энергии макроэргических фосфатных связей АТФ в механическую работу мышц. С этой точки зрения, образование АДФ и накопление Н⁺ при сократительной активности мышц следует рассматривать в качестве главных факторов, ответствен­ных за развитие утомления при выполнении кратковременных интенсив­ных упражнений.

ТАБЛИЦА 30 Концентрация основных метабо­литов энергети­ческого обмена в работающих мышцах

Примечание. Приведенные значения концентрации относятся к молеку­лам, находящимся в цитозольном растворе. Поскольку концентрация воды в цитозоле составляет примерно 78 % сырой массы мышц, реальные значения концентраций следует увеличить в 1,3 раза фатных связей АТФ в механическую работу мышц. С этой точки зрения, образование АДФ и накопление Н⁺ при сократительной активности мышц следует рассматривать в качестве главных факторов, ответствен­ных за развитие утомления при выполнении кратковременных интенсив­ных упражнений.

Рис. 148 Изменение концентрации АТФ, АДФ, КрФ и водородных ионов в работающих мышцах при выполнении кратковременных упражнений высокой интенсивности

Рис. 149 Концентрация гликогена в мышечных волокнах при выполнении кратковременных интенсивных (а) и длительных умеренных (б) упражнений

Кроме указанных выше факторов, на развитие утомления в усло­виях кратковременных упражнений максимальной и субмаксимальной мощности заметное влияние оказывает снижение внутримышечных за­пасов гликогена (рис. 149, а). В состоянии утомления после выполнения кратковременных интенсивных упражнений наблюдается выраженное снижение запасов гликогена в быстросокращающихся волокнах, в то время как в состоянии утомления после длительной умеренной работы наибольшие сдвиги в содержании гликогена наблюдаются в медленно-сокращающихся волокнах (рис. 149, б). При этом образование молочной кислоты в процессе гликолитического расщепления гликогена во время выполнения кратковременных интенсивных упражнений взаимосвязано с уменьшением мощности работы из-за утомления (рис. 150).

При высокой частоте стимуляции работающих мышц в условиях крат­ковременных интенсивных упражнений заметный вклад в развитие утом­ления вносят нарушение электрохимического сопряжения при передаче возбуждения с нерва на мышцу и изменения в деятельности ЦНС из-за развития охранительного торможения, а также нарушения нервной трофики и мозгового кровообращения, изменения концентрации неорга­нического фосфата, инозинмонофосфата, накопления аммиака в тканях. На рис. 151 схематически показан сложный, многофакторный характер утомления, развивающегося в процессе выполнения упражнений макси­мальной и субмаксимальной мощности.

Рис. 150 Взаимосвязь между накоплением лактата в работающих мышцах и снижением интенсивности упражнений в результате утомления

Рис. 151 Вклад различных факторов в развитие утомления при выполнении кратковременных интенсивных упражнений