12.3. Биохимические изменения, вызывающие утомление при выполнении упражнений зоны максимальной мощности

При кратковременной мышечной работе высокой интенсивности (упражнения зоны максимальной мощности) существенную роль в развитии утомления играют изменения в ЦНС, возникающие в результате ее деятельности по формированию двигательных импульсов и переработке импульсов, поступающих от периферических проприорецепторов. Характер и направленность таких изменений описаны в предыдущем разделе. Эти изменения затрудняют формирование двигательных импульсов, приводят к возникновению охранительного торможения.

Однако причины возникновения утомления при выполнении упражнений зоны максимальной мощности нельзя сводить исключительно к изменениям в ЦНС. Немаловажную роль играют изменения в самих работающих мышцах, в частности, изменения, связанные с энергетическим обеспечением работы. При выполнении таких упражнений ресинтез АТФ осуществляется преимущественно за счет креатинфосфата. Как известно, запасы креатинфосфата в мышечной ткани невелики. Их хватает на 6-10 (или несколько больше) секунд работы с максимальной интенсивностью. Скорость ресинтеза АТФ в креатинфосфатной реакции существенно зависит от концентрации креатинфосфата. Снижение концентрации креатинфосфата снижает скорость этой реакции. Это снижение не может быть компенсировано другими механизмами ресинтеза АТФ, имеющими меньшую скорость развертывания. В результате происходит снижение интенсивности работы, т.е. наступает утомление.

Описанные изменения характерны для однократной работы максимальной интенсивности. При выполнении повторных упражнений, относящихся к зоне максимальной мощности, к описанным причинам утомления могут добавляться другие, связанные с нарушением процессов распада-синтеза белков (в первую очередь, белков-ферментов) и гормональной деятельностью. Процессы распада интенсивно работающих белков при выполнении таких упражнений существенно усиливаются. Процессы их синтеза из-за дефицита АТФ, используемой на энергетическое обеспечение работы, будут заторможены. В результате количество ферментов уменьшается, что также может влиять на скорость ресинтеза АТФ.

Следующей причиной утомления может быть снижение продукции гормонов. Для обеспечения работы максимальной интенсивности требуется максимальная активность ферментов. Один из главных путей повышения активности ферментов при работе – гормональное воздействие, осуществляемое, в первую очередь, гормоном мозгового слоя надпочечников – адреналином, скорость распада которого достаточно высока. При повторной работе максимальной интенсивности может происходить снижение продукции адреналина в результате частичного истощения надпочечников и, как следствие этого, снижение активности ферментов и работоспособности.

12.4. Биохимические изменения, вызывающие утомление при выполнении упражнений зоны субмаксимальной мощности

При выполнении упражнений зоны субмаксимальной мощности важнейшую роль в энергетическом обеспечении работы играет гликолиз, деятельность которого приводит к образованию и накоплению молочной кислоты, являющейся главной причиной утомления при такой работе. Накопление молочной кислоты вызывает сдвиг реакции внутренней среды в кислую сторону. Это, в свою очередь, приводит к резкому снижению активности ферментов и замедлению процесса ресинтеза АТФ.

Однако влияние молочной кислоты на работоспособность не ограничивается только ее воздействием на активность ферментов. Молочная кислота воздействует на сократительные белки, ухудшая из сократительную способность. Она повышает осмотическое давление внутри мышечного волокна, вызывая его набухание вследствие перехода в него части воды из межклеточной жидкости.

Молочная кислота воздействует на митохондрии, вызывая снижение проницаемости их оболочек для кислорода, нарушает сопряженность окисления с фосфорилированием, т.е. снижает эффективность процессов аэробного окисления, дающих значительную долю энергии в упражнениях зоны субмаксимальной мощности.

Сфера деятельности молочной кислоты не ограничивается только работающими мышцами. Она сравнительно легко выходит в кровь, распределяется ею по организму и оказывает глобальное воздействие. Такое воздействие затрагивает и ЦНС. Хотя в клетки ЦНС молочная кислота проникает с трудом, туда устремляется поток импульсов от хеморецепторов, продуцированный химическими изменениями, вызванными деятельностью гликолиза: накоплением молочной кислоты, сдвигом рН в кислую сторону. Таким образом, воздействие молочной кислоты (и других химических изменений) на работоспособность осуществляется как в самих работающих мышцах, так и через воздействие на другие органы и ткани и, в первую очередь, через воздействие на ЦНС.