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

Биохимия спорта
Биохимические факторы утомления
Биохимические факторы утомления при выполнении длительных упражнений большой и умеренной мощности

Основными причинами утомления при выполнении длительных упражне­ний большой и умеренной мощности становятся факторы, связанные со снижением уровня энергообеспечения работающих мышц (исчерпание внутримышечных запасов гликогена, накопление продуктов неполного окисления жиров, избыточное накопление NH₃ и ИМФ, развитие гипогли­кемического состояния), а также нарушение электрохимического сопряже­ния в работающих мышцах и ухудшение деятельности ЦНС в условиях вы­раженной гипертермии, дегидратации и сдвига электролитного баланса организма (рис. 152). Таким образом, при выполнении длительных упраж­нений большой и умеренной мощности причины, приводящие к возникно­вению утомления, носят комплексный характер.

В большинстве случаев первичным звеном в развитии утомления при выполнении длительных упражнений большой и умеренной мощности яв­ляются изменения в объеме и характере внутримышечных энергетических субстратов (рис. 153). В широком диапазоне усилий при длительной рабо­те (начиная от 25 % 1/0₂тах и выше) значительная доля в ресинтезе АТФ приходится на окисление углеводов. Окисление жиров характерно только для упражнений, относительная мощность которых не превышает 50 % уровня VО_2max.

Рис. 152 Вклад различных факторов в развитие утомления при длительной мышечной работе

Рис. 153 Изменение относительной доли участия различных источников энергии в процессе ресинтеза АТФ при выполнении длитель­ных упражнений различной интенсивности

Рис. 154 Изменение концентрации глюкозы, жирных кислот и лактата в крови при выполнении длительных упражнений

Анаэробные источники энергии (КрФ и гликоген) оказывают заметное влияние на энергетику работы только в тех видах длительных упражнений, относительная мощность которых превышает значения лактатного и креатинфосфатного порогов, локализованных на уровне 60—75 % VO_2max.

В связи с изменяющимся характером энергетического обеспечения при длительной работе изменяется и динамика основных биохимических показателей крови (рис. 154). Содержание глюкозы в крови в процессе выполнения длительной работы заметно снижается в случае, когда длительность упражнения превышает 90 мин. Содержание молочной кислоты и свободных жирных кислот в крови сохраняется на уровне покоя до тех пор, пока не будет достигнуто значительное исчерпание углеводных ре­сурсов организма. С этого момента содержание этих метаболитов в кро­ви проявляет тенденцию к повышению.

Конкретные причины утомления при длительной работе могут быть обусловлены неспособностью работающих мышц поддерживать заданную скорость ресинтеза АТФ из-за снижения углеводных запасов, а также на­рушениями в деятельности ЦНС из-за накопления аммиака и кетоновых тел в организме. На рис. 155 показано, что дополнительное введение глюкозы предотвращает развитие выраженной гипогликемии при работе и заметно повышает работоспособность при выполнении длительных упражнений.

Таким образом, при выполнении любого упражнения можно выделить ведущие, наиболее нагружаемые звенья обмена веществ и функции систем организма, возможности которых и определяют способность спортсмена выполнять упражнения на требуемом уровне интенсивности и продолжительности. Это могут быть регуляторные системы (ЦНС, вегетативная нерв­ная, нейрогуморальная), системы вегетативного обеспечения (дыхание, кровообращение, кровь) и исполнительная (двигательная) система.

Рис. 155 Изменение содержания сахара в крови (а) и физической работоспособности (б) при дополнительном введении глюкозы (стрелки) в процессе длительной работы

Комплексный анализ проблемы утомления в спорте, проведенный фи­зиологами, биохимиками, а также специалистами в области теории и ме­тодики спортивной тренировки (Я.М. Коц, Н.Н. Яковлев, В.Н. Волков, И.И. Волков, В.Д. Моногаров, В.Н. Платонов и др.), убедительно показал, что утомление следует рассматривать как следствие выхода из строя ка­кого-либо компонента в сложной системе органов и функций либо как на­рушение взаимосвязи между ними. Ведущим звеном в развитии утом­ления может стать любой орган и его функция, если проявится несоответ­ствие между уровнем физической нагрузки и имеющимися функциональ­ными резервами. Поэтому первопричиной снижения работоспособности могут быть исчерпание энергетических резервов, тканевая гипоксия, сни­жение ферментативной активности под влиянием "рабочего" метаболизма тканей, нарушение целостности функциональных структур из-за недоста­точности их пластического обеспечения, изменение гомеостаза, наруше­ние нервной и гормональной регуляции и др.

Выяснение механизмов утомления играет важную роль в практике спорта для обоснования узловых положений спортивной тренировки. В частности, утомление расценивается как фактор, стимулирующий мобили­зацию функциональных ресурсов, определяющий границы оптимального объема тренирующих воздействий и обеспечивающий эффективность про­текания адаптации, успешность соревновательной деятельности и профилактику переадаптации.

Такой подход имеет практическое значение, так как объективно обосновывает систему чередования тренировочных нагрузок преимущественной направленности. Система чередования нагрузок позволяет объяснить большие объемы работы при высокой частоте тренировочных погрузок, высокие качественные характеристики работы, профилактику реутомления организма и перенапряжения функциональных систем в результате выполнения напряженных тренировочных программ.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ    

1. Что понимают под состоянием утомления, какова его роль в построении системы спортивной тренировки?

2. Какие биохимические изменения в организме приводят к развитию утомления?

3. Назовите ведущие биохимические факторы утомления при выполнении кратковременных интенсивных упражнений.

4. Каковы основные причины утомления при длительной мышечной ра­боте?

5. Как влияет на развитие утомления исходный уровень энергетических субстратов (КрФ, гликогена) в работающих мышцах?

6. Как изменяется физическая работоспособность и уровень глюкозы в крови при дополнительном введении глюкозы при длительной работе?