Биохимические изменения в организме при утомлении и в период отдыха после мышечной работы

БИОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УТОМЛЕНИЯ

При любой длительной мышечной деятельности развивается состояние, характеризующееся временным снижением работоспо­собности, — состояние утомления. Это не патологическое, а нор­мальное для организма состояние, играющее защитную роль. Оно сигнализирует о приближении неблагоприятных биохимических и функциональных сдвигов, возникающих в результате работы, и для их предотвращения автоматически снижает интенсивность мы­шечной деятельности.

В состоянии утомления снижается концентрация АТФ в нерв­ных клетках и нарушается синтез ацетилхолина в синаптических образованиях, в результате чего нарушается деятельность ЦНС по формированию двигательных импульсов и передаче их к работаю­щим мышцам; замедляется скорость переработки сигналов, по­ступающих от проприо- и хеморецепторов; в моторных центрах развивается охранительное торможение, связанное с образованием γ-аминомасляной кислоты.

При утомлении угнетается деятельность желез внутренней сек­реции, что ведет к уменьшению выработки гормонов и к снижению активности ряда ферментов. Прежде всего, это сказывается на миофибриллярной АТФ-азе, контролирующей преобразование химиче­ской энергии в механическую работу. При снижении скорости расщепления АТФ в миофибриллах автоматически уменьшается и мощность выполняемой работы. В состоянии утомления уменьша­ется активность ферментов аэробного окисления и нарушается сопряжение реакций окисления с ресинтезом АТФ. Для поддержания необходимого уровня АТФ происходит вторичное усиление гликолиза, сопровождающееся закислением внутренних сред и нарушением гомеостаза. Усиливающийся катаболизм белковых со­единений сопровождается повышением содержания мочевины в крови.

В работающих мышцах при утомлении происходит исчерпание запасов энергетических субстратов (крсатинфосфата, гликогена), накапливаются продукты распада (молочная кислота, кетоновые тела) и отмечаются резкие сдвиги внутриклеточной среды. При этом нарушается регуляция процессов, связанных с энергетическим обеспечением мышц, появляются выраженные изменения в деятель­ности систем легочного дыхания и кровообращения.

Причины развития утомления при мышечной работе еще не сов­сем ясны. В большинстве случаев оно рассматривается как комп­лексное явление, при котором причиной снижения работоспособно­сти может быть выход из строя какого-либо одного компонента в сложной взаимосвязанной системе органов и функций, обеспечи­вающих выполнение работы, или нарушение взаимосвязи между ними.

В зависимости от условий мышечной деятельности и индивиду­альных особенностей организма роль ведущего звена в развитии утомления может принимать на себя любые орган или функция, возможности которых в определенный момент работы становятся неадекватными требованиям нагрузки. Поэтому первопричиной утомления может стать и снижение энергетических ресурсов орга­низма, и уменьшение активности ключевых ферментов из-за угне­тающего действия продуктов метаболизма тканей, и нарушение целостности функционирующих структур из-за недостаточности их пластического обеспечения, и изменение нервной или гормональной регуляции функций, и многое другое. Установить в каждом кон­кретном случае ведущее звено можно только на основе точных измерений и количественного анализа результатов выполненной работы.

Как правило, при интенсивной кратковременной работе основной причиной утомления служит развитие охранительного тормо­жения в ЦНС из-за нарушения баланса АТФ/АДФ и угнетение миозиновой АТФ-азы в работающих мышцах под влиянием на­копившихся продуктов обмена. При относительно умеренной и продолжительной работе основными причинами утомления стано­вятся факторы, связанные с нарушением деятельности механизмов энергообеспечения (например, исчерпание внутримышечных запа­сов гликогена или накопление продуктов неполного окисления жиров) и со снижением возбудимости мышц из-за выхода калия в межклеточное пространство