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

Биохимия спорта
Закономерности биохимической адаптации в процессе спортивной тренировки
Специфичность адаптационных изменений в организме при тренировке

Специфичность адаптационных изменений, происходящих в организме при тренировке, отчетливо проявляется в показателях как срочного, так и кумулятивного тренировочного эффекта. Эта специфичность хорошо про­слеживается на всех уровнях — от субклеточного до организма в целом. Так, например, спортсмены, тренирующиеся в беге на длинные дистанции, имеют (при прочих равных антропометрических характеристиках) относи­тельно меньшую массу тела и низкий процент содержания жировой мас­сы, в то время как толкатели ядра или метатели диска и молота имеют большую массу тела и высокий процент содержания жира.

Для представителей видов спорта, требующих значительного проявле­ния выносливости, например для бегунов на сверхдлинные дистанции, лыжников-гонщиков, велосипедистов-шоссейников и др., характерны вы­сокие значения показателей максимальной аэробной мощности. В проти­воположность этому факту представители сложнокоординационных и ско­ростно-силовых видов спорта, например прыгуны в воду, тяжелоатлеты, гимнасты и др., по значениям этих показателей несущественно отличают­ся от нормы, установленной для лиц, не занимающихся спортом.

В соответствии с характером применяемых средств и методов трени­ровки в процессе систематических занятий спортом в организме развива­ются лишь те функциональные свойства и качества, которые имеют реша­ющее значение для достижений в избранном виде упражнений. Так, нап­ример, при тренировке спринтеров по сравнению с бегунами на длинные дистанции преимущественное развитие получают функциональные качес­тва, отражающие мощность и емкость алактатной анаэробной системы. В то же время при подготовке мастеров стайерского бега более значитель­но увеличиваются показатели аэробной мощности (максимальное потреб­ление О₂) и аэробной эффективности, что отражается в относительно меньшем усилении образования молочной кислоты в ответ на стандартную нагрузку.

Специфический характер адаптационных изменений, развивающихся под влиянием тренировки в избранном виде спорта, проявляется не только в абсолютных значениях уровня развития ведущих функций, но и в более полном использовании приобретенных способностей в избран­ном типе упражнений. Это хорошо иллюстрируют данные, приведенные на рис. 196. Спортсмены, прошедшие специализированную подготовку в одном из трех видов спорта — гребле, велосипедных и лыжных гонках — были подвергнуты испытаниям для определения МПК в беге на тредмиле и при выполнении упражнений, специфичных для каждого вида спор­та. Как видно из приведенных данных, наиболее высоких величин МПК спортсмены достигают в упражнениях, специфичных для данного вида спорта.

Рис. 196 Особенности проявления адаптации в специфических видах спортивной деятельности

Особенности специфической адаптации, развивающиеся под влиянием тренировки, обусловлены выбором не только определенного типа упражне­ний, но и конкретных характеристик физической нагрузки. В зависимости от избранного сочетания основных характеристик нагрузки формируется срочный тренировочный эффект, определяемый величиной и направлен­ностью происходящих в организме физиологических изменений. При дос­таточном числе повторений нагрузки с определенным срочным тренировоч­ным эффектом в организме возникают специфические адаптационные из­менения, которые и проявляются в кумулятивном эффекте определенного вида. На рис. 197 представлена зависимость изменений уровня потребле­ния О₂ от скорости бега. Обычно эта зависимость в широком диапазоне скоростей бега изображается прямой линией, и только при вступлении в действие лимитов поставки О₂ в работающие ткани, что обнаруживается вблизи значений критической скорости бега, она переходит в экспоненциальную, предел которой соответствует МПК. Наклон прямолинейной части этой кривой отражает эффективность затрат аэробной энергии при бесчисленное значение которой соответствует затратам О₂ в расчете на 1 ⋅ массы тела и на 1 м пути. Из приведенного графика видно, что изменения уровней потребления О₂ у высококвалифицированных бегунов на длинных дистанции на участке, относящемся к значениям скоростей бега, которых наиболее часто применяются в тренировке, существенно отклоняются с прямолинейной зависимости, демонстрируя выраженное снижения энергетических затрат при выполнении упражнений заданной интенсивности.

Рис. 197 Изменение уровня потребления кислорода на разных скоростях бега у высоко­квалифицированных спортсменов, специализирующихся в беге на средние и длинные дистанции

Определенный режим тренировки, как и интенсивность упражнений, оказывает непосредственное влияние на характер и величину адаптаци­онных изменений в скелетных мышцах. В работе Э.А. Андриса и Н.И. Вол­кова исследовалось влияние 16-недельной экспериментальной тренировки в длительном непрерывном и интервальном беге на развитие аэробной и анаэробных метаболических систем в скелетных мышцах крыс. После такой тренировки в указанных режимах активность сукцинатдегидрогеназы (СДГ) — одного из ключевых ферментов дыхательного цикла в мышцах, не­сущих основную нагрузку при беге, заметно увеличилась (рис. 198).

Степень активности СДГ зависела от количества нагрузки, выполнен­ной за период экспериментальной тренировки. Наибольшая величина СДГ-активности и более высокие темпы ее повышения отмечены при ис­пользовании интервального режима тренировки. Для того чтобы достичь такого увеличения активности СДГ в митохондриях работающих мышц при тренировке с использованием метода длительной непрерывной работы, требовалось выполнить значительно большие объемы нагрузок.

Общая направленность воздействия нагрузки, зависящая от избран­ных дозировок ее основных характеристик, наиболее полно проявляется в величине и характере происходящих при работе биоэнергетических сдви­гов. Зависимость скорости преобразования энергии в различных метабо­лических процессах от относительной мощности выполняемого упражне­ния приведена выше. Эти количественные критерии с успехом могут быть использованы и при оценке кумулятивного воздействия нагрузок, приме­няемых в течение длительного периода времени. Исходя из указанной зависимости, тренировочные нагрузки, применяемые при подготовке спортсменов, было предложено разделить на четыре диапазона, различа­ющихся по своему воздействию на отдельные биоэнергетические свойства организма. В частности, были выделены следующие виды физических нагрузок:

✵ нагрузки преимущественно аэробного воздействия, интенсивность которых не превышает значений порога анаэробного обмена;

✵ нагрузки смешанного аэробно-анаэробного воздействия, которые обычно подразделяются на нагрузки субкритической интенсивности, не превышающие значений максимального потребления О₂, и нагрузки над­критической интенсивности, превышающие значения критической мощ­ности;

✵ нагрузки анаэробного гликолитического воздействия, интенсивность которых примерно соответствует мощности истощения, где достигаются наибольшие сдвиги в анаэробном гликолитическом образовании энергии;

✵ нагрузки алактатного анаэробного воздействия с интенсивностью, близкой к значениям максимальной анаэробной мощности.

Рис. 198 Влияние непрерывной (1) и интервальной (2) тренировок в беге на активность СДГ в скелетных мышцах крыс

Метаболические сдвиги в организме при выполнении нагрузок, интен­сивность которых не превышает порога анаэробного обмена, характеризу­ются наличием устойчивого состояния в процессах аэробного обмена. Энергетическое обеспечение таких нагрузок осуществляется преимущес­твенно за счет процессов аэробного метаболизма при достаточном снаб­жении тканей кислородом.

Нагрузки, интенсивность которых превышает уровень порога ана­эробного обмена, но еще не превышает значения критической мощности, оказывают одновременное воздействие на развитие как аэробных, так и анаэробных функций.

При выполнении нагрузок, интенсивность которых близка к крити­ческой мощности либо даже несколько превышает ее, изменения в сфере аэробного обмена достигают максимальных значений, но одновременно с этим быстро возрастают и анаэробные сдвиги. Такие нагрузки способству­ют увеличению максимальной аэробной мощности, одновременно улучшая показатели анаэробной работоспособности.

Воздействие нагрузок, относительная интенсивность которых близка к значениям мощности истощения, направлено преимущественно на улуч­шение показателей анаэробного метаболизма. Накопление молочной кис­лоты и сдвиги в показателях кислотно-щелочного равновесия крови при этом достигают наибольших значений. Такие нагрузки способствуют повы­шению интенсивности гликолитических анаэробных превращений в тканях и стимулируют развитие специфической адаптации к работе в условиях значительного кислородного дефицита.

Выполнение нагрузок, близких к значениям максимальной анаэробной мощности, более всего способствует увеличению емкости фосфагенных резервов и повышению активности миофибриллярной АТФ-азы, а также активации синтеза сократительных белков в работающих мышцах.

Наиболее трудным при разработке систем количественного учета выполненных нагрузок является вопрос о точной оценке их объема и ин­тенсивности. Объем тренировочных нагрузок определяется как произве­дение продолжительности каждого сеанса их применения на частоту их использования в изучаемый отрезок времени. При установлении объема тренировочной нагрузки используются величины разной размерности. Например, объем нагрузок в упражнениях циклического характера изме­ряется в километрах преодоленной дистанции, объем упражнений с отя­гощениями — в килограммах поднятого груза, объем упражнений со сложнокоординационной структурой движений — в единицах времени, затраченного на их выполнение, или количеством повторений отдельных элементов. При оценке интенсивности нагрузки в расчет, как правило, принимаются лишь показатели интенсивности выполняемого упражне­ния, например скорость бега, что само по себе, как показано ранее, еще не определяет в полной мере тренирующего эффекта нагрузки. Если ис­ходить из факта, что специфичность воздействия нагрузки обусловлена изменениями в сфере энергетического обмена, то для количественной оценки интенсивности нагрузки следует использовать показатели отно­сительного метаболического уровня, представляющего отношение уровня энергетического запроса упражнения к уровню индивидуального максимума потребления О₂ (единицы ММУ). Данные об относительном метаболическом уровне и критериях нагрузок разной направленности приведены в табл. 36.

При определении объема нагрузки следует учитывать, что величина происходящих в организме адаптационных изменений зависит от времени действия раздражителя. Продолжительность воздействия физической на­грузки складывается из трех компонентов: времени выполнения упражне­ния (Т_упр), времени отдыха между повторениями упражнения (Т_отд) и вре­мени, затрачиваемого на восстановление после окончания нагрузки (Т_восст):

Например, если спортсмен, специализирующийся в беге на средние дис­танции, пробегает повторно 10 х 400 м через 1 мин отдыха между повторениями, затрачивая на преодоление каждых 400 м по 1 мин, то при обычном способе учета нагрузки объем ее, выраженный в метрах преодо­ленной дистанции, составит 10 х 400 м = 4000 м, которые при заданной скорости бега будут эквивалентны общему времени, затраченному на вы­полнение упражнений:

ТАБЛИЦА 36. Критерии интенсивности тренировочных нагрузок

Однако фиксация только времени выполнения упражнения не позволя­ет в полной мере учесть дозу воздействия нагрузки, куда входит также время отдыха и время восстановления после завершения работы. В при­водимом примере общий временной показатель, характеризующий про­должительность воздействия нагрузки, составляет

С учетом времени пауз отдыха и восстановления общий объем по зат­раченному времени примерно в 2,5 раза больше объема, который опреде­ляется лишь по времени выполнения упражнения или по суммарной дли­не дистанции бега, преодоленной за время тренировки. Выполнение уп­ражнения только создает необходимый стимул, возбуждающий адаптаци­онные перестройки в организме, но завершаются они и закрепляются в виде стойкого адаптационного ответа уже в период отдыха после работы. Поэтому для установления характера и объема тренирующего воздействия нагрузки учет времени отдыха столь же важен, как и точная регистрация времени непосредственного выполнения работы.

Временные показатели объема нагрузки в меньшей степени, чем ха­рактеристики выполняемого упражнения, обусловлены специфическими условиями данного вида спорта, поэтому с их помощью возможен анализ нагрузок, применяемых в разных видах спорта с использованием широко­го круга разнообразных упражнений. В качестве примера в табл. 37 приведены данные об объемах тренировочных нагрузок разной направленнос­ти, применяемых представителями отдельных видов спорта в процессе круглогодичной подготовки.

ТАБЛИЦА 37. Объем тренировочных нагрузок разной направленности