9.4. Образование и накопление в организме лактата
Обычно молочная кислота в больших количествах образуется в организме при выполнении физических нагрузок субмаксимальной мощности. Накопление лактата в мышечных клетках существенно влияет на их функционирование. В условиях повышенной кислотности, вызванной нарастанием концентрации лактата, снижается сократительная способность белков, участвующих в мышечной деятельности, уменьшается каталитическая активность белков-ферментов и, в том числе, АТФ-азная активность миозина и активность кальциевой АТФ-азы (кальциевый насос), изменяются свойства мембранных белков, что приводит к повышению проницаемости биологических мембран. Кроме этого, накопление лактата в мышечных клетках ведет к набуханию этих клеток вследствие поступления в них воды, что в итоге уменьшает сократительные возможности мышц. Можно также предположить, что избыток лактата внутри миоцитов связывает часть ионов кальция и тем самым ухудшает управление процессами сокращения и расслабления, что особенно сказывается на скоростных свойствах мышцы. Следовательно, повышение кислотности, связанное с накоплением в организме молочной кислоты, отрицательно влияет на все компоненты работоспособности.
На практике для предупреждения возможного негативного воздействия лактата на работоспособность используются различные приемы, способствующие удалению его из работающих мышц и последующему устранению (например, чередование лактатных и аэробных нагрузок, массаж, прием щелочных напитков, тепловые процедуры).
9.5. Повреждение биологических мембран
свободнорадикальным окислением
В настоящее время установлено, что незначительная часть кислорода, поступающего из воздуха в организм, превращается в активные формы, называемые свободными радикалами. Свободные радикалы кислорода, обладая высокой химической активностью, вызывают окисление белков, липидов и нуклеиновых кислот. Чаще всего окислению подвергаются липидный слой биологических мембран. Такое окисление называется перекисным окислением липидов (ПОЛ).
В физиологических условиях свободнорадикальное окисление протекает с низкой скоростью, так как ему противостоит защитная антиоксидантная система организма, предупреждающая накопление свободных радикалов кислорода и ограничивающая тем самым скорость вызываемых ими реакций окисления.
Исследования последних лет, и в том числе, выполненные на кафедре биохимии НГУ им. П.Ф. Лесгафта, показали, что физические нагрузки, свойственные современному спорту, приводят к чрезмерному образованию активных форм кислорода и значительному росту скорости ПОЛ. Так, практически, любая спортивная работа протекает в условиях повышенного потребления кислорода, а пересыщение организма (или отдельных органов, или тканей) кислородом способствует появлению свободных радикалов кислорода и интенсификации перекисных процессов. В ациклических видах спорта (особенно в спортивных играх и единоборствах) характер мышечной деятельности резко и многократно меняется. Такие изменения сопровождаются несоответствием между продолжающимся повышенным поступлением кислорода и снижением его потребления митохондриями мышечных клеток. Подобное несоответствие вызывает относительную гипероксию в мышечной ткани, что, несомненно, приводит к еще большему образованию свободных радикалов и дальнейшему нарастанию их повреждающего воздействия на биомембраны. К повышению скорости свободнорадикального окисления также приводит ацидоз (повышение кислотности), возникающий у спортсменов вследствие накопления в миоцитах молочной кислоты. И, наконец, приближающиеся к пределу функциональных возможностей физические нагрузки современного спорта, его высокая мотивированность и эмоциональность позволяют выявить в деятельности спортсменов многие характерные черты стресса. А стресс и, в частности, стрессорные гормоны оказывают значительное влияние на развитие в организме свободнорадикального окисления.
Чрезмерная активация ПОЛ оказывает негативное влияние на мышечную деятельность. Так, повышение проницаемости мембран нервных волокон и саркоплазматического ретикулума миоцитов, вызываемое ПОЛ, затрудняет передачу двигательных нервных импульсов и тем самым снижает сократительные возможности мышцы. Повреждающее воздействие перекисного окисления на цистерны, содержащие ионы кальция, неизбежно приводит к нарушению функции кальциевого насоса и ухудшению релаксационных свойств мышц. При повреждении митохондриальных мембран снижается эффективность окислительного фосфорилирования (тканевого дыхания), что ведет к уменьшению аэробного энергообеспечения мышечной работы. Повышение проницаемости оболочки мышечных клеток – сарколеммы может привести к потере мышечными клетками многих важных веществ, которые будут уходить из них в кровь и лимфу.
Таким образом, в масштабе всего организма активация ПОЛ сказывается на возможностях аэробного энергопроизводства, на сократительных способностях мышц и, следовательно, на работоспособности спортсмена в целом.
Все вышесказанное позволяет считать процессы свободнорадикального окисления и, в первую очередь, липидов биологических мембран важнейшим дезадаптационным фактором, обусловливающим развитие утомления и снижение всех компонентов физической работоспособности.
В настоящее время для предупреждения утомления и сохранения физической работоспособности в спортивной практике применяются различные экзогенные средства, способные повышать ёмкость антиоксидантной системы организма. К ним, прежде всего, относится токоферол (витамин Е) – естественный антиоксидант организма.
На кафедре биохимии НГУ им. П.Ф. Лесгафта было подробно исследовано антиокислительное действие ряда адаптогенных средств (биологически активные напитки «Вента», «Валдай», «Рукитис», препараты биоженьшеня), а также прямого антиоксиданта - тимола. Проведенные эксперименты показали, что применение перечисленных препаратов приводит к снижению интенсивности перекисного окисления липидов при выполнении спортсменами физической работы, повышению спортивной работоспособности.
ТЕСТЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Основной причиной утомления при беге на 10000 м является:
а) накопление в крови молочной кислоты
б) снижение в крови концентрации мочевины
в) снижение в мышцах концентрации креатинфосфата
г) снижение в мышцах скорости тканевого дыхания
2. Основной причиной утомления при работе в зоне максимальной мощности
является:
а) накопление в крови молочной кислоты
б) снижение в крови концентрации глюкозы
в) снижение в мышцах концентрации креатинфосфата
г) снижение в мышцах скорости тканевого дыхания
Быстрое исчерпание запасов креатинфосфата в мышцах наблюдается
при выполнении нагрузок в зоне:
а) максимальной мощности в) большой млщности
б) субмаксимальной мощности г) умеренной мощности
4. Накопление в крови молочной кислоты является основной причиной утомления при работе в зоне:
а) максимальной мощности в) большой мощности
б) субмаксимальной мощности г) умеренной мощности
5. Максимальное повышение кислотности наблюдается при беге:
а) на 60 м б) на 100 м в) на 1000 м г) на 10000 м
6. Исчерпание запасов креатинфосфата в мышцах является основной причиной утомления при беге:
а) на 100 м б) на 800 м в) на 5000 м г) на 10000 м
7. Основной причиной закисления крови во время тренировки является повышение в ней концентрации:
а) аминокислот б) глюкозы в) лактата г) мочевины
8. Предельная продолжительность выполнения алактатных нагрузок:
а) 15-20 с. б) 4-5 мин. в) 20-30 мин. г) 2-3 час.
9. Основной причиной утомления при беге на 1000 м является:
а) накопление в крови молочной кислоты
б) снижение в мышцах концентрации креатинфосфата
в) снижение в крови концентрации мочевины
г) снижение в мышцах скорости тканевого дыхания