Биохимические процессы в период отдыха после мышечной работы

Биохимические процессы в период отдыха после мышечной работы

Проблема утомления в  биохимии спорта – одна из трудных  и еще далеких от решения.В наиболее общей форме утомление можно определить как состояние организма, возникающее вследствие длительной или напряженной деятельности и характеризуется снижение работоспособности. Субъективно оно воспринимается человеком как чувство местной усталости или общей усталости.

Многолетние исследования [30,87] позволяют разделить биохимические  факторы, лимитирующие работоспособность, на три группы, связанные друг с  другом. Это, во-первых, биохимические  изменения в центральной нервной  системе, обусловленные как самим  процессом двигательного возбуждения, так и проприоцептивной импульсацией с периферии.

Во-вторых, это биохимические  изменения в скелетных мышцах и миокарде, вызванные их работой  и трофическими изменениями в  нервной системе. В-третьих, это биохимические  изменения во внутренней среде организма, зависящие как от процессов, происходящих в мышцах, так и от влияния нервной  системы [30,105].

Общими чертами утомления  являются нарушение баланса фосфатных  макроэргов в мышцах и головном мозгу, а так же снижение активности АТФ-азы и коэффициента фосфорилирования в мышцах. Однако утомление, связанное с работой высокой интенсивности и большой длительности, имеет и некоторые специфические черты.

Кроме того, биохимические  изменения при утомлении, вызванном  кратковременной мышечной деятельностью, характеризуется значительно большим градиентом, чем при мышечной деятельности умеренной интенсивности, но по длительности близкой к пределу.

 

Следует подчеркнуть, что  резкое снижение углеводных запасов  организма хотя и имеет большое  значение, но не играет решающей роли в  ограничении работоспособности [31,15]. Важнейшим фактором, лимитирующим работоспособность, является уровень АТФ как в самих мышцах, так и в центральной нервной системе.  При этом нельзя не учитывать и биохимические изменения в других органах, в частности, в миокарде. При интенсивной кратковременной работе уровень гликогена и креатинфосфата в нем не изменяется, а активность окислительных ферментов возрастает. При работе же большой длительности может иметь место снижение как уровень гликогена и креатинфосфата, так и энзиматической активности. Это сопровождается изменениями ЭКГ, свидетельствующими о дистрофических процессах, чаще всего в левом желудочке и реже в предсердиях [7,64].

Таким образом, утомление  характеризуется глубокими биохимическими сдвигами и в центральной нервной  системе и на периферии, прежде всего  в мышцах. При этом степень биохимических изменений в последних может быть изменена при повышении работоспособности, вызванном воздействии на центральную нервную систему.

О центрально-нервной природе  утомления еще а 1903 году писал И.М. Сеченов [24,5]. С этого времени данные о роли центрального торможения в механизме утомления все пополняются. Наличие разлитого торможения при утомлении, вызванном длительной мышечной деятельностью, не подлежат сомнению. Оно развивается в центральной нервной системе и развивается в ней при взаимодействии центра и периферии при ведущей роли первого.

Утомление – это следствие  изменений, вызванных в организме  интенсивной или длительной активностью, и защитная реакция, препятствующая переходу через грань функциональных и биохимических нарушений, опасных  для организма, угрожающих его существованию.[30,109]

В механизме утомления  известную роль играют так же нарушения  белкового и нуклеинового обмена нервной системы. При длительном беге или плавании с грузом, вызывающих значительное утомление, в двигательных нейронах наблюдается снижение уровня РНК, тогда как при длительной, но не утомительной работе он не изменяется или повышается. [30,113]. Поскольку химизм и, в частности, активность ферментов мышц регулируются трофическими влияниями нервной системы, можно полагать, что изменения химического статуса нервных клеток при развитии охранительного торможения, вызванного утомлением, приводят к изменению трофической центробежной импульсации, влекущей за собой нарушения в регуляции химизма мышц.

Это трофические влияния, видимо, осуществляются путем движения биологически активных веществ по аксоплазме эфферентных волокон, описанного П. Вейссом. В частности, из периферических нервов было выделено белковое вещество, являющееся специфическим ингибитором гексокиназы, сходное с ингибитором этого фермента, выделяемым передней долей гипофиза.

Таким образом, утомление  развивается при взаимодействии центральных и периферических механизмов при ведущем и интегрирующем  значении первых. Оно связано как  с изменениями в нервных клетках, так и с рефлекторными и  гуморальными воздействиями с периферии.

Биохимические изменения  при утомлении могут носить генерализованный характер, сопровождаться общими изменениями внутренней среды организма и нарушениями регуляции и координации различных физиологических функций (при длительной физической нагрузках, захватывающих значительные мышечные массы).[30,114].

Эти изменения могут носить и более локальный характер, не сопровождающиеся значительными общими изменениями, а ограничивающиеся лишь работающими мышцами и соответствующими группами нервных клеток и центров (при кратковременной работе максимальной интенсивности или длительной работе ограничеснного числа мышц).[30,115]

Утомление (и в особенности  чувство усталости) является защитной реакцией, предохраняющей организм от чрезмерных степеней функционального  истощения, опасных для жизни. Вместе с тем оно тренирует физиологические  и биохимические компенсаторные механизмы, создавая предпосылки для  процессов восстановления и дальнейшего  повышения функциональных возможностей и работоспособности организма.[30,115]

Во время отдыха после  мышечной работы происходит восстановление нормальных (дорабочих) соотношений биологических соединений как в мышцах, так и в организма в целом. Если во время мышечной работы доминируют катаболические процессы, необходимые для энергообеспечния, то во время отдыха преобладают процессы анаболизма.

Анаболические процессы нуждаются  в затратах энергии в форме  АТФ, поэтому наиболее выраженные изменения  обнаруживаются в сфере энергетического  обмена, так как в период отдыха АТФ постоянно тратиться, и, следовательно, запасы АТФ должны восстанавливаться. Анаболические процессы в период отдыха обусловлены катаболическими процессами, которые совершались во время работы.

Во время отдыха ресинтизируются АТФ, креатинфосфат, гликоген, фосфолипиды, мышечные белки, приходит в норму водно-электролитный баланс организма, происходит восстановление разрушенных клеточных структур. В зависимости от общей направленности биохимических сдвигов в организме и времени, необходимого для сепаративных процессов, выделяют два типа восстановительных процессов – срочное и оставленное восстановление.

Срочное восстановление длиться  от 30 до 90 минут после работы. В  период срочного восстановления происходит устранение накопившихся за время работы продуктов анаэробного распада, прежде всего молочной кислоты и  кислородного долга.

После окончания работы потребление  кислорода продолжает оставаться повышенным по сравнению с состоянием покоя. Этот излишек кислородного потребления  и получил название кислородного долга. Кислородный долг всегда больше кислородного дефицита, и чем выше интенсивность и продолжительность  работы, тем значительнее это различие.

Во время отдыха расходование АТФ на мышечные сокращения прекращается и содержание АТФ в митохондриях в первые же секунды возрастает, что говорит о переходе митохондрий в активное состояние. Концентрация АТФ увеличивается, повышает дорабочий уровень. Возрастает и активность окислительных ферментов. А вот активность гликогенфосфорилазы резко снижается.

Молочная кислота, как  мы уже знаем, является конечным продуктом  распада глюкозы в анаэробных условиях. В начальный момент отдыха, когда сохраняется повышенное потребление  кислорода, снабжение кислородом окислительных  систем мышц возрастает.

Кроме молочной кислоты окислению  подвергаются и другие накопившиеся во время работы метаболиты: янтарная кислота, глюкоза; а на более поздних  этапах восстановления и жирные кислоты. Отставленное восстановление длится долгое время после окончания работы. Прежде всего, оно затрагивает процессы синтеза израсходованных во время мышечной работы структур, а так же восстановления ионного и гормонального равновесия в организме.

В период оставленного восстановления происходит накопление запасов гликогена  в мышцах и печени; эти восстановительные  процессы происходят в течение 12-48 часов. Попавшая в кровь молочная кислота  поступает в клетки печени, где  происходит сначала синтез глюкозы, а глюкоза является непосредственным строительным материалом для гликогенсинтетазы, катализирующей синтез гликогена.

Процесс резинтеза гликогена носит фазный характер, в основе которого лежит явление суперкомпенсации. Суперкомпенсация (свервосстановление) – это превышение запасов энергетических веществ в период отдыха их дорабочего уровня.

Суперкомпенсация – явление проходимое. Снизившееся после работы содержание гликогена во время отдыха возрастает не только до исходного, но и до более высокого уровня. Затем происходит снижение до начального (дорабочего) уровня и даже немного ниже , а далее следует волнообразное возвращение к исходному уровню.

Длительность фазы суперкомпенсации зависит от продолжительности выполнения работы и глубины вызываемых ею биохимических сдвигов в организме. Мощная кратковременная работа вызывает быстрое наступление и быстрое завершение фазы суперкомпенсации: при восстановлении внутримышечных запасов гликогена фаза суперкомпенсации обнаруживается через 3-4 часа, а завершается через 12 часов. После длительной работы умеренной мощности суперкомпенсация гликогена наступает через 12 часов и заканчивается в период от 48 до 72 часов после окончания работы.

Закон суперкомпенсации справедлив для всех биологических соединений и структур, которые в той или иной мере расходуются или нарушаются при мышечной деятельности и ресинтезируются во время отдыха. К ним относятся: креатинфосфат, структурные и ферментные белки, фосфолипиды, клеточные оргонеллы (митохондрии, лизосомы).

После ресинтеза энергетических запасов организма значительно усиливаются процессы ресинтеза фосфолипидов и белков, особенно после тяжелой силовой работы, которая сопровождается значительным их распадом. Восстановление уровня структурных и ферментных белков происходит в течение 12-72 часов.

При выполнении работы, связанной  с потерей воды, в восстановительный  период следует заполнить запасы воды и минеральных солей. Основным источником минеральных солей служат продукты питания. [20, 113-117]

Список использованной литературы

1. Адаптация и физическая  работоспособность спортсменов:  Сборник научных трудов/ГДОИФК  им. П.Ф.Лесгафта.-Ленинград, 1989.-С.85.

2. Белоусов П.П. Сауна  или русская баня «Суховей»?  – М.: «Прометей», 1991. - С. 171.

3. Биохимические пути  повышения эффективности спортивной  тренировки: Учебное пособие. Киев, 1975.-С.68.

4. Бирюков А.А, Кафаров К.А. Средства восстановления работоспособности спортсмена. - М.: Физкультура и спорт, 1979.-С.152.

5. Буланов Ю.Б. Анаболизм  без лекарств 2. - Тверь, 2003. – С. 168.

6. Васильев В.Н. Утомление  и восстановление сил.-М.:Знание,1984.-С.64.

7. Волкенштейн М.В. Молекулы и жизнь.М., «Наука», 1965.-С.100.

8. Воробьев А.Н. Тренировка, работоспособность, реабилитация.-М., Физкультура и спорт, 1989.-С.272.

9. Восстановительные процессы  после тренировочных и соревновательных  нагрузок: Учебное пособие.-Смоленск, 1978.-С.83.

10. Дубровский В.И. Реабилитация  в спорте. - М., Физкультура и спорт, 1991, - С. 208.

11. Зима А.Г., Иванов А.С., Макогонов А.Н. Использование  среднегорья в спорте для соревнований  на равнине: Биологические аспекты.-Алма-Ата, 1979.-С.102.

12. Зотов В.П. Восстановление  работоспособности в спорте.-Киев "Здоровья", 1990.-С.200.

13. Исследование современных  средств восстановления в подготовке  высококвалифицированных спортсменов  и методы оценки их эффективности:  Учебное пособие.-М., 1975.- С.130.

14. Малышева И.Н., Минх А.А. Основы общей и спортивной гигиены. – М.: Физкультура и спорт, 1972. – С. 375.

15. Мищенко В.С. Функциональные  возможности спортсменов.-Киев "Здоровья", 1990.-С.200.

16. Назаров В.Т. Биомеханическая  стимуляция: явь и надежды.-Минск.:Полымя, 1986.-С.95.

17. Нормы и способы коррекции питания спортсменов циклических видов спорта на основных этапах подготовки: Методические рекомендации.-Ленинград, 1988.-С.16.

18. Основные принципы питания  спортсменов: Методические рекомендации.-Ленинград, 1988.-С.32.

19. Планирование и технологические  решения спортивно-медицинских восстановительных  центров для баз олимпийской  подготовки, школ высшего спортивного  мастерства, школ-интернатов спортивного  профиля: Методические рекомендации.-М., 1978.-С.30.

20. Проскурина И.К. Биохимия: Учебное пособие для студентов  высших учебных заведений .-М., ВЛАДОС – ПРЕСС, 2003.-С.240.