17.2. Срочная адаптация

Этап срочной адаптации - это ответ организма на однократное воздействие физической нагрузки. Срочные адаптационные процессы осуществляются непосредственно во время работы мышц. Их первоочередная задача заключается в мобилизации энергетических ресурсов, транспорте кислорода и субстратов окисления к работающим мышцам, в удалении конечных продуктов реакций энергообмена и создании условий для пластического обеспечения работы мышц.

Увеличение выработки энергии происходит под воздействием нервно-гормональной регуляции, в основе которой лежит изменение направленности метаболизма в клетках органов и тканей, и, прежде всего, в мышечных клетках. На этапе срочной адаптации усиливаются процессы катаболизма, и одновременно снижаются анаболические процессы, особенно синтез белков.

Основными катаболическими процессами, приводящими к усилению энергообеспечения работающих мышц, являются:

• распад гликогена в печени;

• анаэробное окисление мышечного гликогена;

• аэробное окисление глюкозы (гликогена);

• мобилизация жира из жировых депо;

• β-окисление высших жирных кислот;

• синтез АТФ в процессе тканевого дыхания.

Перечисленные процессы – это ничто иное, как мобилизация энергетических ресурсов организма. Таблица 17.1 дает представление о запасах энергии в организме человека в норме.

Таблица 17.1

Запасы энергии в организме человека

( Калинский М.И., 1989)

Источник энергии	Энергетическая ценность кДж/г	Концентрация в ткани	Масса ткани	Запас энергии кДж
Гликоген скелетных мышц Гликоген печени Глюкоза крови Триглицериды жировой ткани Триглицериды мышц Триглицериды и свободные ВЖК крови	17 17 17 38 38 38	18 г/кг 70 г/кг 1 г/кг 900 г/кг 9 г/кг 1 г/л	28 кг 2 кг 5 л 10 кг 28 кг 5 л	8440 2345 84 339000 9496 188

Образование энергии (в виде АТФ), необходимой для выполнения мышечной работы, осуществляется в результате биохимических процессов, основанных на использовании трех видов источников: 1) алактатных анаэробных; 2) лактатных анаэробных и 3) аэробных. Возможность каждого из этих источников определяется скоростью освобождения энергии в метаболических процессах и количественным содержанием субстратов.

Алактатные анаэробные источники связаны с использованием АТФ и креатинфосфата, лактатные - с распадом гликогена в мышцах и с образованием лактата, аэробные - с окислением субстратов (углеводов и жиров) в присутствии кислорода.

Содержание АТФ и креатинфосфата, используемого в первые секунды работы, быстро снижается (рис. 17.1), после чего основным источником энергии становятся углеводы, прежде всего гликоген мышц. Гликогенолиз активируется повышением концентрации в мышцах АМФ, катионов кальция, адреналина и ацетилхолина. Активация гликогенолиза идет на уровне повышения активности гликогенфосфорилазы. Однако при длительных упражнениях запас гликогена мышц может оказаться недостаточным, в такой ситуации начинают использоваться внемышечные источники энергии, в первую очередь гликоген печени. Гликогенолиз в печени стимулируется гормонами адреналином и глюкагоном; глюкоза, полученная при расщеплении гликогена в печени кровотоком доставляется в работающую мышцу. Первый фермент гликолиза - гексокиназа - локализован на внешней мембране митохондрий, остальные гликолитические ферменты фиксированы на актиновых нитях миофибрилл, где и происходит анаэробный процесс распада глюкозо-6-фосфата до молочной кислоты. Изменение количественного содержания гликогена и молочной кислоты иллюстрируют рисунки 17.2 и 17.3. При повышении концентрации молочной кислоты происходит включение аэробных процессов энергообеспечения мышечной деятельности.

Способность к длительному выполнению работы за счет тех или иных источников энергообразования определяется не только количественным содержанием конкретных субстратов, но и эффективностью их использования.

Замедление анаболических процессов касается в первую очередь синтеза белков. Биосинтез белка требует огромного количества энергии в виде АТФ (цитоплазматический этап) и ГТФ (рибосомный этап). ГТФ образуется путем трансфосфорилирования ГМФ:

ГМФ + АТФ → ГДФ + АДФ,

ГДФ + АТФ → ГТФ + АДФ.

Таким образом при удлинении полипептидной цепи на один аминокислотный остаток требуется, как минимум, 3 молекулы АТФ. Замедление биосинтеза белков при мышечной работе позволяет сохранить значительное количество энергии в виде АТФ для мышечной работы.