Теория и методика оздоровительной тренировки. Учебное пособие

работоспособности основных систем жизнеобеспечения. В худшем варианте происходит блокирование путей доставки клеткам необходимых веществ и удаления продуктов жизнедеятельности. В результате значительно снижаются резервные возможности организма, возрастает вероятность возникновения той или иной патологии.

Антиоксидантная система защиты и двигательная активность

Одним из положительных эффектов оздоровительной тренировки считается повышенное содержание в крови любителей бега ферментов, стоящих на страже генетического аппарата клеток и предохраняющих появление раковых клеток. К. Купер (1987), ссылаясь на исследования доктора Эрнста ван Аакена, пишет о достоверном снижении раковых заболеваний в группах любителей бега. При выполнении упражнений на выносливость содержание в крови фермента супероксидисмутазы — основного защитного средства ДНК — возрастает в среднем на 50%. Это является естественной защитной реакцией организма на возрастание продукции свободных радикалов во время тренировки и необходимостью их быстрой нейтрализации. Повышенное содержание ферментов, ответственных за нейтрализацию активных форм кислорода и репарацию повреждений ДНК, сохраняется в течение нескольких дней после тренировочного занятия. Очевидно, что в достаточно молодом организме это может приводить к избыточному восстановлению повреждений систем, не нагруженных во время физической деятельности. Например, к устранению морщин кожи лица, не имеющего отношения к обеспечению физической работы, но получающего в результате этой работы свою дополнительную порцию антиоксидантов за счет их выброса в общий кровоток. В этом случае человек, занимающийся, допустим, оздоровительным бегом, будет выглядеть значительно моложе своих лет. Однако такое улучшение внешнего вида произойдет за счет ускоренного старения систем, непосредственно обеспечивающих физическую работу организма (сердечно сосудистая, дыхательная, мышечная системы, суставно-связочный аппарат и т.д.). Очевидно и то, что на пике жизни, в период наибольшей производительности антиоксидантной системы защиты, возможно избыточное восстановление и некоторых слабо нагруженных во время работы систем.

Однако регулярная сверхпродукция ферментов антиоксидантной системы защиты может осуществляться только за счет ускоренного расходования ее биопотенциала и прогрессирующего со временем снижения производительности. При этом в какой-то момент может произойти выработка ресурса и резкий «отказ» работы этой системы с соответствующим лавинообразным ускорением механизмов старения.

Это не значит, что у человека, ранее не занимавшегося физическими упражнениями, система защиты от свободных радикалов будет работать

31

более эффективно и длительно, чем у физкультурника со стажем. Снижение производительности работы антиоксидантной системы произойдет гораздо раньше и будет еще значительней за счет повреждающих механизмов, связанных уже не с ускорением обмена веществ, а с его нарушением, «засорением» и атрофией клеточных структур вследствие физического бездействия. Прямым следствием нарушения работы антиоксидантной системы защиты будет активизация в организме процессов свободнорадикального окисления и накопление продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ). Накопление продуктов ПОЛ вызовет соответственное ускорение атеросклеротического процесса. Кроме атеросклероза, поврежденные и уже ставшие токсичными липиды, могут провоцировать развитие многих патологических процессов, в т.ч. и злокачественных новообразований.

По всей вероятности, при современной методике оздоровительной тренировки избыточное восстановление повреждений ДНК после занятий возможно лишь в «отдыхающих» или слабо нагруженных во время работы системах относительно непродолжительное время (порядка нескольких лет) и только в сравнительно молодом организме. Причем в любом случае снижение скорости хода биологических часов этих систем будет означать лишь ускорение хода систем, за счет которых осуществляется это снижение. Реально такой вариант часто оказывается оптимальным, обеспечивающим сторонникам интенсивных физических тренировок, как минимум, одинаковую с малоактивными людьми среднюю продолжительность жизни при бесспорном улучшении ее качества.

Непропорциональный рост повреждений клеточных структур возможен, если повышение выработки свободных радикалов во время интенсивной деятельности будет идти быстрее, чем возрастание потребления кислорода. А такой процесс наблюдается при накоплении в тканях недоокисленных продуктов обмена, что снижает активность ферментов, нейтрализующих активные формы кислорода.

Накопление метаболитов имеет место при любой достаточно интенсивной и продолжительной работе, даже если она осуществляется при кажущемся равновесии между кислородным запросом и возможностями потребления кислорода. В основном это происходит в период врабатывания, когда потребность в кислороде сразу не может быть удовлетворена, т.к. необходимо время для усиления активности систем вегетативного обеспечения. И, наконец, существует локальная гипоксия, когда наиболее нагруженные во время работы системы, буквально «купаясь» в кислороде, одновременно испытывают кислородное голодание. Причем это может происходить при общем аэробном режиме энергообеспечения.

Механизм образования избытка активных форм кислорода или, иначе говоря, возникновения окислительного стресса объясняет, почему из множества бегунов высокого класса именно на Владимира Куца занятия

32

спортом произвели наиболее разрушительное воздействие. Дело в том, что главным тактическим оружием В. Куца был т.н. «рваный» бег. При этом бег в равномерном темпе периодически сменялся мощными рывками с предельной скоростью, и так неоднократно продолжалось до конца дистанции. Эта тактика оттачивалась на бесконечных тренировках, и именно она привела В. Куца к двум блестящим победам в беге на 5 и 10 км на Олимпиаде в Мельбурне. Что же означали эти бесконечные ускорения для организма бегуна на длинные дистанции? А они означали, что на каждом рывке потребление мышцами кислорода достигало предельной величины, и аэробные механизмы уже не могли обеспечивать энергией физическую деятельность. Включался анаэробный (безкислородный) режим энергообеспечения, связанный с образованием большого количества недоокисленных продуктов анаэробного распада и закислением внутренней среды организма. С каждым рывком метаболитов накапливалось все больше. В результате резко снижалась активность ферментов, нейтрализующих активные формы кислорода и репарирующих повреждения ДНК. Это фактически блокировало антиоксидантную систему защиты. И если у бегунов на средние дистанции, в организме которых происходят и более значительные сдвиги, такой режим длится максимум 4 мин (бег на 1500 м), у В. Куца он мог продолжаться чуть ли не часами, без перерывов на восстановление. То есть Владимир Петрович обладал уникальным природным даром: он мог долго терпеть значительные сдвиги во внутренней среде организма. При этом организм продолжал потреблять колоссальное количество кислорода (в 20—30 раз превышающее норму) при практически «выключенной» системе защиты от свободных радикалов.

Впечатляющие цифры получаются и при оценке показателей суммарного потребления кислорода у мастеров марафонского бега, тренирующихся практически в чисто аэробных условиях. Потребление кислорода у них во время тренировки может возрастать в 20 с лишним раз (до 65—70 мл/мин/кг и более). За 2—3 ч тренировки в день марафонец высокого класса в 2—3 раза превышает суточную норму потребления кислорода. Естественно такое превышение не сможет компенсировать никакое снижение интенсивности обмена веществ во время отдыха. В то же время антиоксидантная система защиты, ответственная за нейтрализацию активных форм кислорода и ремонт генетического аппарата клетки, находится в постоянном напряжении и на высочайшем уровне работоспособности. Известен случай 1960-х гг., когда двое студентов-физиков одного из московских вузов получили критическую дозу облучения в 200 (рентген). Причем один из них заболел лучевой болезнью, другой же отделался легким испугом. Нетрудно догадаться, что не заболевший студент был мастером спорта по марафонскому бегу.

Понятно, что за такую сверхэффективную, и неоправданную в нормальных бытовых условиях, защиту клеточных структур от

33

постоянных повреждений приходится платить. И эта плата — снижение общего ресурса работы системы, играющей решающую роль в замедлении темпов старения и увеличении видовой продолжительности жизни. Каждый выбирает сам: либо обезопасить себя от возможного облучения, занимаясь марафонским бегом, либо носить в кармане счетчик Гейгера и стараться избегать экстраординарных ситуаций.

Часто ситуация может развиваться по другому, достаточно распространенному сценарию. Человек, всю свою сознательную жизнь не соблюдавший элементарных норм питания, гигиены, двигательной активности, доводит свой организм до такого состояния, когда понимает, что необходимо срочно менять устоявшийся образ жизни. Начитавшись популярной литературы о пользе занятий физическими упражнениями и не посоветовавшись со специалистами, он решает заняться, к примеру, оздоровительным бегом. Многолетнее безрассудное истязание физическим бездействием сменяется не менее опасным для обленившегося организма и прямо противоположным по направленности испытанием. Сначала небольшие тренировки быстро сменяются многокилометровыми ежедневными пробежками, выходящими далеко за рамки физиологических возможностей основных функциональных систем человека.

Подобная ситуация ярко описана в одной из статей перестроечного периода, освещавших поездку команды России на один из первых чемпионатов мира среди ветеранов по легкой атлетике. Отбора на чемпионат в традиционном смысле не было, участвовать в соревнованиях мог любой, нашедший деньги на поездку, поэтому публика собралась разная. Вместе с бывшими спортсменами высокого класса в команде оказались энтузиасты, обнаружившие любовь к бегу лишь совсем недавно и поэтому не знавшие меры в этой новой любви. Поездка была долгой, через несколько границ, и почти на каждой остановке новоиспеченные спортсмены тренировались, бегая по перрону и доводя до истерики проводников вагонов и своих новых коллег из числа бывших олимпийцев. В конце концов проводники стали закрывать двери тамбуров на остановках, но это не помогло — энтузиасты стали бегать по коридору вагона на ходу поезда. Кажется дело закончилось массовой потасовкой между «бывшими» и «новичками», но и это не отбило у последних энтузиазма.

Естественно, в начале таких тренировок происходит улучшение физического и психического состояния занимающихся. Это обусловлено повышенной выработкой эндорфинов, улучшением кровоснабжения работающих органов и выведения продуктов обмена, некоторым согласованием работы всех систем организма и т.д.

При этом атеросклеротический процесс зашел уже так далеко, что малейшее физическое перенапряжении грозит опасностью образования тромбов и спазма коронарных артерий, обеспечивающих питание сердца, консервативная система энергообеспечения уже не в состоянии

34

переключиться на производство энергии за счет окисления свободных жирных кислот, а значит, перспективы обратного развития атеросклероза минимальны. Дело усугубляется еще и тем, что десятилетиями не стимулированная, атрофированная антиоксидантная система не способна не только нейтрализовать увеличение выработки ядовитых производных кислорода, но даже незначительно повысить свою производительность. Совокупность всех этих факторов приводит к результату, прямо противоположному задуманному, — ускорению патологических процессов в системах, обеспечивающих физическую деятельность. Теперь остается только немного подождать неизбежного трагического финала в виде смерти от сердечной недостаточности или обширного инфаркта после очередной пробежки.

Следует коротко остановиться на физических упражнениях, которые приобрели в последнее время большую популярность среди значительной части населения. Это силовые упражнения на тренажерах и со штангой, направленные, главным образом, на развитие силовых способностей и повышение мышечной массы тела. В ряде научных исследований доказано: тяжелые физические нагрузки с выраженным силовым компонентом не только не улучшают состояние здоровья, но и наоборот, способствуют развитию дегенеративных заболеваний (атеросклероз, образование стазов в крови и т.п.). Именно этим объясняется высокая смертность от инфаркта среди финских лесорубов, несмотря на их большую физическую активность и высокие энергозатраты. Подчеркнем, что наши рассуждения касаются тяжелых силовых нагрузок и не относятся к упражнениям с небольшими отягощениями, развивающими, к примеру, силовую выносливость.

Чисто силовые упражнения, энергообеспечение которых осуществляется за счет процессов гликолиза, не только не способствуют нормализации липидного обмена, но и повышают содержание холестерина в крови. Это приводит к «засорению» сосудистой системы, развитию атеросклероза, повышению артериального давления и т.п.

Особенно опасны тренировки с предельными весами. Здесь проявляется т.н. «эффект статических усилий». Во время максимального статического усилия блокируется нормальное кровообращение в мышцах и во всем организме за счет сдавливания мышечными волокнами капилляров. Блокирование кровообращения на уровне мышц практически сводит к нулю венозный возврат, при этом левый желудочек в период систолы испытывает огромное сопротивление, что в конечном счете приводит к его гипертрофии (он нагнетает кровь в систему, «краны» которой перекрыты). Кроме того, развитие максимального мышечного усилия возможно только при задержке дыхания на вдохе (при этом автоматически возбуждаются двигательные центры, иннервирующие дыхательные мышцы и верхние конечности, а раздутая грудная клетка служит для спортсмена опорным баллоном). Это приводит к резкому увеличению внутригрудного давления — сдавливаются капилляры легких — блокируется легочное кровообращение

35

и дыхание (газообмен в альвеолах происходит на выдохе), сдавливаются верхняя и нижняя полые вены. В последующую затем фазу полного расслабления вся кровь устремляется в правый, а затем левый желудочек, что опять же способствует их гипертрофии.

В результате регулярные тренировки с предельными весами приводят к формированию у занимающегося т.н. «бычьего сердца» — этакого пузыря с истонченной сердечной мышцей, увеличенным объемом, нарушенной сердечной проводимостью, недостаточной капиллярной сетью кровоснабжения.

Активные формы кислорода и система иммунной защиты

Можно сказать, что уровень работоспособности системы иммунной защиты находится в прямой зависимости от возможностей потребления организмом кислорода. Эта зависимость раскрывает еще одну роль активных форм кислорода в процессе жизнедеятельности организма.

С одной стороны, продукция активных форм кислорода — это основной фактор, способствующий повреждению клеток и лимитирующий продолжительность жизни. В то же время в клеточной системе иммунитета эти высокоактивные соединения являются основным стимулом адаптации к неблагоприятным условиям и борьбе с ними. Входящие в состав иммунной системы макрофаги используют целый набор ферментов для уничтожения проникших в организм чужеродных элементов или поврежденных клеток. При этом как раз и находит применение огромная разрушительная сила свободных радикалов.

Проникающие в очаг воспаления макрофаги с помощью специальной оксидазы и других ферментов генерируют из кислорода супероксидный анион-радикал и его производные, уничтожающие чужеродные агенты и ликвидирующие инфекцию. В этих условиях происходит т.н. «окислительный взрыв» — в нейтрофилах до 90% потребляемого кислорода может восстанавливаться до супероксида, а затем до перекиси водорода. Это означает, что любая перенесенная нами травма или заболевание приводят к резкому ускорению темпов старения как больного органа, так и организма в целом, также как и любое повышение уровня иммунной защиты организма можно обеспечить лишь за счет усиления процессов свободнорадикального окисления.

При этом в естественных природных условиях избежать ускоренного старения в результате заболевания можно только за счет ускоренного старения в результате повышения иммунитета — природа делает все, чтобы отдельные представители вида не оставались в этом мире дольше положенного срока.

Особенно в невыгодных условиях с этих позиций оказывается человек с хроническим очагом воспаления в каком-либо органе, а следовательно с

36

постоянно действующим «генератором» свободных радикалов, быстро снижающим срок эксплуатации этого органа и организма в целом.

Таким образом, в современных условиях большое значение в снижении темпов старения приобретает профилактика возникновения и своевременная диагностика тех или иных заболеваний. Именно в развитии профилактической медицины кроется значительный резерв увеличения продолжительности жизни населения.

И все-таки механизм свободно-радикального окисления следует рассматривать не только как нежелательное явление, но и как отражение потребности организма в текущей защите, текущем комфортном состоянии, обеспечиваемом нормальным соотношением между продукцией супероксида и его улавливанием. Активные формы кислорода выполняют функцию «окислительной детоксикации», окисляя токсины, жиры на стенках артерий, предотвращая развитие атеросклероза. Им принадлежит ключевая роль в уничтожении постоянно образующихся в организме раковых клеток. Именно определенный уровень процессов свободнорадикального окисления защищает нас от развития злокачественных новообразований. Недаром установлено, что раковые опухоли могут возникать только в безкислородной среде.

Американскими учеными выявлено, что у больных лейкозом выработка перекиси водорода — производного супероксида, снижена на 70%, что дало возможность предположить, что рак крови может быть вызван дефицитом перекиси водорода. И это предположение полностью подтвердилось на практике. В последнее время в США разгорелся настоящий бум вокруг лечения с помощью перекиси водорода пациентов, имеющих различные диагнозы. Было установлено, что путем внутривенного вливания перекиси водорода можно успешно бороться с такими заболеваниями, как атеросклероз, стенокардия, аритмия сердца, бронхит, астма, эмфиземы, грипп, лишай, системный кандидоз, инсулинонезависимый диабет, СПИД, рассеянный склероз, синдром Паркинсона, рак, лейкозы, ревматоидный полиартрит, аллергии, болезнь Альцгеймера и др.

Теперь становится понятным, почему при снижении потребления кислорода ниже определенного порогового уровня происходит непропорциональное повышение продукции супероксида и его производных. Организму необходимо обеспечить хотя бы минимальный уровень текущей и резервной защиты от возникновения раковых опухолей, а также на случай проникновения инфекции извне. Кроме того, необходимо обеспечить дезактивацию постоянно образующихся в результате обмена токсических веществ, служащих пусковым звеном при возникновении многих заболеваний.

С другой стороны, «избыток иммунитета» в результате активной физической деятельности, т.е. нахождение иммунной системы в состоянии постоянной готовности к возможной экстремальной ситуации, которой

37

может и не случится — это тоже не самый лучший вариант решения проблемы. В этом случае предотвращение развития, к примеру, атеросклероза или рака в настоящем происходит за счет создания предпосылок их возникновения в будущем (в результате усиленного повреждения ДНК свободными радикалами, ускоренного старения стенок сосудов, повышенного исчерпания возможностей ферментов антиоксидантной и иммунной систем защиты). При этом именно антиоксидантная и иммунная системы являются наиболее слабыми звеньями, работающими «на износ» и лимитирующими продолжительность жизни людей с высокой двигательной активностью.

Особенно осторожно с этих позиций следует относиться к различным закаливающим процедурам и их крайним проявлениям — моржеванию и обливанию ледяной водой. Экстремальные холодовые воздействия могут привести к излечению того или иного заболевания за счет предельной мобилизации всех резервных возможностей иммунной системы и интенсификации процессов свободно радикального окисления. Однако цена такой победы будет слишком высока. Если повреждения, наносимые организму во время физических тренировок, могут частично компенсироваться за счет эффекта экономизации работы отдельных органов и систем во время отдыха, то большая часть повреждений, вызванных «всплеском» продукции свободных радикалов под действием перепада температур, может оставаться не восстановленной и в период относительного покоя. Постоянные холодовые стрессовые воздействия вызывают значительные адаптационные сдвиги в иммунной системе, переводят ее на более высокий уровень функционирования, а значит, и на более быстрые темпы биологического старения. В результате неизбежно следует период истощения, необратимый срыв процесса адаптации, гибель индивида (Селье Г., 1979) (рис. 4).

Рис. 4. Три фазы общего адаптационного синдрома (ОАС)

В соответствии с концепцией Г. Селье процесс адаптации характеризуется последовательной сменой трех фаз:

А — Реакция тревоги. Организм меняет свои характеристики, будучи подвергнут стрессу. Но сопротивление его недостаточно и если стрессор сильный (тяжелые ожоги, крайне высокие или крайне низкие температуры), может наступить смерть.

38

Б — Фаза сопротивления. Если действие стрессора совместимо с возможностями адаптации, организм сопротивляется ему. Признаки реакции тревоги практически исчезают, уровень сопротивления поднимается значительно выше обычного.

В — Фаза истощения. После длительного действия стрессора, к которому организм приспособился, постепенно истощаются запасы адаптационной энергии. Вновь появляются признаки реакции тревоги, но теперь они необратимы, и индивид погибает.

«Закаляйся как сталь» — главный лозунг физкультурников нашей страны 1930-х гг. Наиболее ярким материальным воплощением этого лозунга может служить жизнь легендарных спортсменов того времени — братьев Серафима и Георгия Знаменских.

Становится не по себе, когда читаешь, как они в 40-градусные морозы ходили по улице в одних пиджаках и без головных уборов, регулярно купались в ледяной воде, спали на открытой веранде в такие холода, что утром волосы оказывались примерзшими к подушке. При этом Георгий и Серафим не ходили, а бегали, все работы по хозяйству выполняли тоже бегом, а потом еще пробегали десятки километров тренировок.

С позиций сегодняшнего дня, братья поставили над собой уникальный эксперимент, максимально повысив интенсивность обмена веществ и заставив на пределе возможностей работать антиоксидантную и иммунную системы защиты. Насколько же хватило жизненного ресурса (а точнее — резервных возможностей) этих систем при таком абсолютном ускорении фундаментальных механизмов старения? Даты жизни показывают — Серафим умер от рака в 43 года, Георгий — застрелился в 36 лет.

Климатогеографические условия внешней среды как средства оздоровления

Возможно ли повышение резервных возможностей организма в сочетании с одновременным снижением уровня обменных процессов в покое без применения интенсивных физических нагрузок? При соблюдении этих условий рост средней продолжительности жизни был бы виден невооруженным взглядом. Жизненная практика и логика подсказывают, что такое возможно, но при соблюдении еще одного условия — пониженного содержания кислорода во вдыхаемом воздухе или, иначе говоря, пониженного парциального давления кислорода.

Снижение парциального давления кислорода происходит при подъеме на высоту. Поэтому определенный интерес представляет анализ средней продолжительности жизни жителей горных районов. Учеными установлено, что наибольший индекс долгожительства (отношение числа лиц в возрасте 90 лет и более к общей численности населения старше 65 лет) имеют страны с преобладанием гор и горных плато. Академик Н.А. Агаджанян утверждает, что на земном шаре имеются всего три

39

района, характеризующиеся достоверным увеличением числа долгожителей, и все три района горные. Это Кавказ и долина Хунза, расположенная на высоте 2500 м в горной цепи Каракорум на территории Пакистана (по данным некоторых ученых, средняя продолжительность жизни хунза составляет 120 лет), а также высокогорная долина Вилькабамба в Андах (Эквадор). очень схожи с механизмами адаптации к интенсивным физическим нагрузкам на равнине. В системах транспорта происходит разрастание сосудистой сети в легких, сердце, головном мозге, рост легочной ткани, увеличение количества эритроцитов в крови. В регуляторных системах отмечается, с одной стороны, увеличение активности ферментов, ответственных за синтез медиаторов

Механизмы долговременной адаптации к условиям гипоксии в горной местности и гормонов, а с другой — увеличение числа рецепторов к ним в тканях. Наконец, в системах энергообеспечения увеличивается число митохондрий, ферментов окисления и фосфорилирования, синтез гликолитических ферментов.

Повышение резервных возможностей основных систем организма в условиях долговременной адаптации к горной местности сочетается с возрастанием экономичности функционирования этих систем. Так, на высоте 4350 м у горцев коронарный кровоток и потребление кислорода миокардом на 30% ниже, чем у жителей равнин на уровне моря при той же работе (Бельченко Л.А., 2001). Это происходит за счет увеличения числа митохондрий, возрастания активности митохондриальных ферментов и скорости окислительного фосфорилирования. Как следствие — больший выход АТФ на единицу потребленного кислорода. В результате увеличивается способность сердца к извлечению и использованию кислорода из протекающей крови при его низких концентрациях.

Повышение эффективности потребления кислорода позволяет ослабить нагрузку на транспортные системы. Снижается частота дыхания и сердцебиения, уменьшается минутный объем сердца — понижается основной обмен, замедляются фундаментальные механизмы старения. На высоте 3800 м ткани горца извлекают 10,2 мл кислорода из каждых 100 мл крови против 6,5 мл у молодого здорового жителя равнин (там же). При этом повышение резервных возможностей основных функциональных систем сочетается с гораздо меньшими функциональными сдвигами, чем у жителя равнин при выполнении одной и той же по мощности работы.

Зависимость темпов биологического старения от содержания кислорода во вдыхаемом воздухе подсказывает еще одну возможную причину увеличения числа долгожителей в наше время. В последние столетия деятельность человека была связана, прежде всего, с прогрессирующим потреблением атмосферного кислорода. Появление металлургической и химической промышленности, рост автомобильного и воздушного транспорта, бурное развитие ракетостроения, промышленная вырубка

40