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

Биохимия спорта
Закономерности биохимической адаптации в процессе спортивной тренировки
Закономерности развития биохимической адаптации и принципы тренировки

Развитие адаптации под воздействием тренировки со все возрастающими физическими нагрузками описывается хорошо известной в биологии зави­симостью "доза — эффект". Небольшие физические нагрузки, которые еще не достигают пороговой величины стимула, достаточной для возбуж­дения адаптационных изменений в организме, не будут стимулировать развитие тренируемой функции и потому относятся обычно к категории неэффективных нагрузок. Для обеспечения выраженного прироста трени­руемой функции под воздействием определенного вида физической на­грузки ее величина должна превышать пороговое значение. Соблюдение этого требования в целях развития необходимых адаптационных измене­ний под воздействием нагрузок привело к появлению принципа сверхотя­гощения в теории спортивной тренировки. Согласно этому принципу, выраженные адаптационные изменения под влиянием тренировки прои­зойдут лишь в том случае, если объем и интенсивность нагрузки будут в достаточной степени отягощать тренируемую функцию и побуждать ее к развитию.

Повышенная интенсивность функционирования ведущих систем и от­дельных органов при тренировке создает необходимый стимул для уско­рения процессов энергетического обмена и усиления синтеза нуклеиновых кислот и белков, образующих эти органы и системы, и приводит с течени­ем времени к развитию необходимых структурных и функциональных пе­рестроек в организме.

Существование порогового значения нагрузки и самого феномена сверхотягощения в процессе тренировки связано с тем обстоятельством, что развитие адаптационных изменений в организме в ответ на любое но­вое и достаточно сильное воздействие обеспечивается двумя различными функциональными системами: во-первых, системой внутриклеточного энергетического обмена и связанных с ним функций вегетативного обслу­живания, которые специфически реагируют на данный вид воздействия, строго пропорционально его силе; во-вторых, гормональными симпатоадреналовой и гипофизарно-андренокортикальной системами, которые неспецифически реагируют в ответ на самые различные раздражители и заключаются в действие лишь тогда, когда сила этих раздражителей пре­вышает определенный пороговый уровень. Такая неспецифическая реак­ция на достаточно сильный раздражитель получила название "синдром стресса", а раздражители, которые вызывают такую реакцию, обычно обозначаются как стресс-факторы и стрессоры. В роли стрессора, действующего в процессе тренировки, могут выступать не только физические нагрузки, но и другие внешние факторы: биоклиматические, фармакологические, психогенные, социальные и т. п.

Возникновение общего адаптационного синдрома в ответ на применя­емые в тренировке физические нагрузки ведет к возбуждению важных вегетативных центров и, как следствие, — к возбуждению симпато-адреналовой и гипофизарно-адренокортикальной систем. В результате усиления такого рода гормональной активности в крови и тканях повышается кон­центрация катехоламинов и глюкокортикоидов. Оба эти гормональные торы обладают широким диапазоном действия, в частности способствуют мобилизации энергетических и пластических ресурсов организма. Таким образом, физическая нагрузка, достигающая стрессового уровня, вызывает в организме генерализованную реакцию мобилизации, облегчают возникновение необходимых адаптационных изменений в тренирующих функциях.

Как показывают результаты проведенных исследований, пороговая нагрузка, достаточная для активации симпато-адреналовой и гипофизально-адренокортикальной систем, составляет около 50—60% индивидуального МПК. Это означает, что для того чтобы вызвать прогрессирующие адаптационные изменения в организме, величина применяемой в процес­се тренировки нагрузки не должна быть ниже значений ПАНО.

Когда величина применяемой нагрузки превысит пороговое значение, любое ее изменение в довольно широком диапазоне будет сопровождать­ся пропорциональным увеличением тренируемой функции. В этом диапа­зоне эффективных нагрузок становится возможным достаточно точное уп­равление состоянием спортсменов. Однако возможности увеличения об­щего объема выполняемых нагрузок и непрерывного роста тренируемых функций небезграничны. В каждом конкретном случае существует индиви­дуальный предел адаптации в отношении данной функции или организма в целом. По мере приближения к этому пределу темпы прироста ведущей функции постепенно замедляются и при определенной величине нагрузки прекращаются совсем. При задании величины нагрузки свыше этого пре­дельного уровня возникает парадоксальная реакция: с увеличением степе­ни воздействия нагрузки ответная реакция организма снижается. Такая реакция характерна для срыва адаптации, т. е. для развития состояния пе­ретренированности. Предельные нагрузки, как правило, имеют место на соревнованиях и контрольных тренировках, но они не могут использовать­ся часто, поскольку быстро приводят к истощению доминантных систем, ответственных за адаптацию.

Индивидуальная переносимость предельных нагрузок в наибольшей степени определяется адаптационным резервом симпато-адреналовой и гипофизарно-адренокортикальной систем. Высокотренированные спорт­смены, имеющие высокий предел адаптации, отличаются более эконо­мичной реакцией со стороны симпато-адреналовой системы, но способны достичь значительно более высоких максимальных концентраций катехо­ламинов в крови.

Зависимость "доза — эффект", определяющая соотношение между объемом выполненной тренировочной работы и приростом тренируемой функции, может быть использована для количественной оценки адаптации к физическим нагрузкам. Теоретически возможны пять основных типов взаимосвязи между изменениями тренируемой функции и объемом вы­полненной нагрузки (рис. 192). В начальной стадии развития адаптации (фрагмент 1) зависимость "доза — эффект" представлена экспоненциаль­но возрастающей кривой, в обычных условиях тренировки — прямой лини­ей (фрагмент 2), которая, как и возрастающая экспонента, указывает на то, что пределы адаптации еще не достигнуты и можно продолжать нара­щивание объема выполняемой работы.

Когда в тренировке применяются нагрузки, близкие к предельным, за­висимость "доза — эффект" превращается из линейной зависимости в постоянную с выходом на насыщение (фрагмент 3). И.Г. Фалес (1988) ис­следовал влияние высокоинтенсивных форм интервальной тренировки, применявшейся при подготовке футболистов одного из клубов высшей ли­ги, на изменение показателей аэробной мощности организма. Величина максимального потребления кислорода в этом случае линейно возрастала до тех пор, пока объемы применявшихся интервальных нагрузок при под­готовке футболистов не достигали 420 ч в год (рис. 193). При более высо­ких значениях объема нагрузок МПК далее не изменялось, приближаясь к своим наибольшим значениям. Основываясь на этом факте автор пришел к заключению, что увеличивать общий объем интервальной работы выше420 ч в год для развития аэробной мощности у футболистов нецелесооб­разно, поскольку проявление зависимости такого типа при увеличении объема выполняемых нагрузок указывает на опасность перенапряжения и срыва адаптации.

Рис. 192 Основные варианты зависимости "доза — эффект", наблюдаемые при развитии адаптации в процессе тренировки

Еще большую осторожность необходимо соблюдать при тренировке в диапазоне предельных нагрузок, где зависимость "доза — эффект" имеет вид параболической кривой (рис. 192, фрагмент 4). В этой области нагрузок прирост развиваемой функции прекращается. Если после этого объем применяемых нагрузок продолжает возрастать, то обнаруживается заметное снижение тренировочного эффекта (фрагмент 5). Это положение наглядно иллюстрируют данные об изменениях величины общего О₂-дол­га в зависимости от объема выполненной тренировочной работы ана­эробной направленности, выявленные у футболистов (рис. 194). Вершина параболической зависимости, указывающая на значения объема интер­вальных нагрузок, позволяющего в наибольшей степени воздействовать на анаэробные функции футболистов, находится на уровне 240 ч в год. В большем объеме эти нагрузки уже не способствовали развитию ана­эробной емкости организма и приводили к снижению тренировочного эффекта.

Снижение темпов развития адаптации с ростом объема выполняемой тренировочной работы может быть предотвращено изменением условий тренировки, а также характера и величины тренировочной нагрузки.

Кроме принципа сверхотягощения, непосредственно связанного с ана­лизом зависимости "доза — эффект", в теории спортивной тренировки постулируются и другие принципы, основанные на закономерностях био­логической адаптации. К ним прежде всего следует отнести такие принципы (Волков Н.И., 1986): специфичности, обратимости действия, положи­тельного взаимодействия, последовательной адаптации, цикличности.

Рис. 193 Прирост максимального потребления кислорода в зависимости от общего объема тренировочных нагрузок за год при подготовке футболистов высокой квалификации

Рис. 194 Прирост максимального кислородного долга в зависимости от объема тренировочных нагрузок анаэробного воздействия за год при подготовке футболистов высокой квалификации

Принцип специфичности постулирует, что наиболее выраженные адаптационные изменения под влиянием тренировки происходят в органах и функциональных системах, в наибольшей степени нагружаемых при вы­полнении физической нагрузки. В соответствии с характером и величиной выбранной нагрузки в организме формируется доминирующая система, гиперфункция которой обеспечивает развитие адаптации. Эта наиболее нагружаемая система обеспечивает в организме преимущества в пласти­ческом и энергетическом обмене по сравнению с органами и системами, которые непосредственно не связаны с выполнением данной нагрузки.

В процессе тренировки чрезмерная по своей напряженности адап­тация к определенному виду нагрузки в какой-то момент времени может вызвать истощение функциональных резервов доминирующей системы и ослабить работу других систем, непосредственно не связанных с реакци­ей на нагрузку (это состояние обозначается как перетренировка). Поэто­му наряду с избирательностью воздействия на "ведущие" (доминантные) функции в процессе тренировки необходимо обеспечение регулярной смены направленности тренирующего воздействия, чтобы достичь эффек­тивной и всесторонней адаптации организма ко всем факторам, которые проявляют свое воздействие в условиях данного вида спорта.

Принцип обратимости действия основан на непостоянстве адапта­ционных изменений в организме, вызванных тренировкой в определенном виде нагрузок, так как после прекращения действия физической нагрузки либо при перерыве в тренировке положительные структурные и функцио­нальные сдвиги в доминирующей системе постепенно снижаются и исче­зают.

Наиболее наглядно действие этого принципа проявляется на примере отставленного тренировочного эффекта, наблюдаемого после физической нагрузки. В этом случае вызванные в сфере энергетического обмена изменения быстро возвращаются к исходному уровню и в определенный момент времени превышают его (это повышение является фазой супер­компенсации). По завершении фазы суперкомпенсации показатели энер­гетического обмена, испытывая периодические колебания, постепенно приходят в норму. Исходя из указанной закономерности восстановитель­ных процессов следует, что для развития адаптации процесс тренировки не должен прерываться, а повторные нагрузки должны задаваться в фазе суперкомпенсации (рис. 195). Принцип обратимости действия полностью соотносится к случаю кумулятивных тренировочных эффектов. Высокая работоспособность, достигнутая в течение длительного периода трени­ровки, снижается после прекращения тренировки либо при уменьшении ее напряженности.

Принцип положительного взаимодействия заключается в том, что кумулятивный эффект, возникающий после многократного повторения на­грузки, не является простым сложением некоторого числа срочных и от­ставленных тренировочных эффектов. Каждая последующая нагрузка воз­действует на адаптационный эффект предшествующей нагрузки и может видоизменять его. Если результат такого суммирования тренировочных эффектов приводит к усилению адаптационных изменений в организме, то имеет место положительное взаимодействие. Если каждая последующая нагрузка уменьшает эффект от предыдущей, то происходит отрицательное взаимодействие тренировочных эффектов. И, наконец, если последующая нагрузка заметно не влияет на тренировочный эффект от предшествующей нагрузки, то наблюдается нейтральное взаимодействие. Эффективная адаптация в течение длительного периода тренировки может быть достиг­нута только при положительном взаимодействии между отдельными нагрузками. На тренировочные эффекты физических нагрузок могут вли­ять и другие неспецифические факторы тренировки, в частности питание, физиотерапевтические и фармакологические средства, биоклиматические условия и т. д. Эти дополнительные факторы усиления адаптации к физическим нагрузкам могут быть успешными, если их специфические эф­фекты будут положительно взаимодействовать с тренировочными эффек­тами нагрузок.

Рис. 195 Суммирование тренировочных эффектов при повторном выполнении нагрузок через различные интервалы отдыха в фазах упрочненного состояния (а), супер­компенсации (б) и недовосстановления (в)

Принцип последовательной адаптации основан на достаточно изученных фактах гетерохронизма (разновременности) биохимических из­менений в организме, возникающих при тренировке. Так, при развитии срочного тренировочного эффекта на однократное действие физической нагрузки наиболее быстрые адаптационные изменения в отдельных энергетических системах обнаруживаются со стороны алактатной ана­эробной системы, затем — в системе анаэробного гликолиза, а наиболее замедленная реакция отмечается со стороны процессов митохондриаль­ного дыхания и окислительного фосфорилирования. В период восстанов­ления после окончания упражнения наиболее быстро достигается супер­компенсация содержания креатинфосфата в мышцах, затем — гликогена и, наконец, — липидов и белков, образующих субклеточные структуры. В про­цессе долговременной адаптации наиболее быстро изменяются показате­ли мощности биоэнергетических процессов, затем — энергетической емкости и лишь на заключительной стадии адаптации заметно улучшаются показатели метаболической эффективности.

Принцип цикличности исходит из фазного характера адаптационных процессов в организме при тренировке, а наблюдаемые изменения в скорости развития адаптации со стороны ведущих функций имеют разную ам­плитуду и длину волны. Для развития адаптации тренировочные эффекты разных нагрузок должны суммироваться по определенным правилам, соз­давая некоторый завершенный цикл воздействия на ведущие функции. В этом случае цикл следует повторить многократно в течение некоторого периода тренировки, когда решается определенная педагогическая зада­ча. Из таких длительных циклов тренировки, последовательно сменяющих друг друга от этапа к этапу в соответствии с закономерным развитием адаптации в ведущих функциях и качествах, складываются циклы высшего порядка, разделяющие "ключевые" моменты участия спортсменов в наи­более ответственных соревнованиях.