Динаміка біохімічних процесів при м’язовій діяльності

Біохімія м’язів при стомленні

Стомлення – це стан організму, що виникає внаслідок тривалої та напруженої діяльності й характеризується зниженням працездатності. Це нормальний для організму стан, який відіграє захисну роль. Стомлення попереджає про настання несприятливих біохімічних і функціональних зрушень, що виникають під час роботи, і для запобігання їх автоматично знижується інтенсивність м’язової роботи. Воно являє собою найважливішу спортивну і соціальну проблему, оскільки віддалення порогу втомлюваності сприяє покращенню спортивних результатів, поліпшенню виробничої, побутової працездатності і т.п.

Розрізняють чотири типи стомлення: а) розумове, яке виникає при тривалій розумовій роботі (гра в шахи та ін.); б) сенсорне – стомлення органів чуття, яке виникає при стрільбі, швидкісному гірсько-лижному спуску, слаломі та ін.; в) емоційне, що виникає при роботі з високим емоційним підйомом (спортивні ігри); г) фізичне, що наступає при тривалій напруженій фізичній діяльності.

Локальне (місцеве) стомлення наступає, в основному, після швидкісної роботи максимальної інтенсивності, супроводжується порушенням біохімічного стану працюючих м’язів, зниженням надходження до них ацетилхоліну і може бути переборено вольовим зусиллям людини.

При регіональному і глобальному стомленні в організмі порушуються функції органів дихання, кровообігу, накопичується велика кількість проміжних продуктів обміну речовин, що значною мірою знижує працездатність людини, а в деяких випадках порушує координацію його рухів.

При фізичному стомленні, викликаному тривалою м’язовою діяльністю, в організмі людини (навіть у стійкому стані) відбуваються серйозні біохімічні зміни. Знижується концентрація АТФ у нервових клітинах і порушується синтез ацетилхоліну в синапсах, у результаті чого порушується формування рухових імпульсів і передача їх до працюючих м’язів центральною нервовою системою. При більш широкому поширенні процесу виникає почуття загальної втоми.

При стомленні пригнічується діяльність залоз внутрішньої секреції, результатом чого є зменшення продукції гормонів і активності багатьох ферментів. У першу чергу знижується активність міозинової АТФ-ази, яка контролює перетворення хімічної форми енергії в механічну роботу. Зниження швидкості розщеплення АТФ у міофібрилах автоматично призводить до зменшення потужності виконуваної роботи. У стані стомлення падає активність ферментів аеробного окиснення, що призводить до роз’єднання реакцій окиснювального фосфорилювання, пов’язаних з ресинтезом АТФ.

Рис. 14

Схема розвитку стомлення при виконанні максимальних фізичних загрузок

При стомленні в працюючих м’язах вичерпуються запаси креатинфосфату, глікогену, накопичуються молочна кислота, кетонові тіла і визначаються різкі зміни внутрішньоклітинного середовища. При цьому порушується регуляція тих процесів, які пов’язані з енергозабезпеченням м’язів, порушується діяльність систем легеневого кровообігу.

Залежно від індивідуальних особливостей організму й умов виконуваної роботи причиною розвитку стомлення може стати такий рівень діяльності будь-якого органу, можливості якого у певний момент роботи не відповідають вимогам навантаження. З огляду на це першопричиною стомлення може стати і зниження енергетичних ресурсів організму, і зниження активності ключових ферментів через пригнічуючий вплив продуктів метаболізму, і порушення цілісності функціонуючих структур через припинення пластичного обміну, і зміна нервової або гормональної регуляції функцій, і багато інших причин.

Під час відносно помірної і тривалої роботи основними причинами стомлення є вичерпання внутрішньом’язових запасів глікогену або накопичення продуктів неповного окиснення жирів, а також зниження збуджуваності м’язів.

Біохімічні процеси у період відпочинку

Після стомлення наступає період відпочинку, під час якого відновлюються всі зміни нормального біохімічного стану організму, які виникли в результаті виконання фізичної роботи. При цьому реакції розщеплення речовин (катаболічні), спрямовані на енергозабезпечення працюючого організму, змінюються реакціями синтезу (анаболічними).

Для періоду відпочинку характерна висока інтенсивність реакцій аеробного окиснення й окиснювального фосфорилювання, які супроводжуються значним споживанням кисню. Енергія, що звільнюється при цьому, активно використовується організмом на біосинтез речовин, що витратились під час роботи.

Аеробне окиснення в організмі в період відпочинку активується в основному продуктами розщеплення креатинфосфату і АТФ (креатином, креатиніном, АДФ, АМФ, неорганічним фосфатом), підвищений вміст яких спостерігається після виконання фізичних вправ великої потужності. Тому процеси біохімічної реституції (відновлення до робочого стану) набагато швидше відбуваються після виконання вправ максимальної і субмаксимальної потужності, ніж після тривалої роботи помірної потужності. Таким чином, чим інтенсивніше витрачаються речовини в організмі, тим швидше відбувається їх ресинтез, і навпаки.

Виділяють два типи відновних процесів: термінове і відставлене відновлення.

Термінове відновлення відбувається за 0,5–1,5 години відпочинку після роботи. За цей час усуваються продукти анаеробного розщеплення, що накопичилися за час роботи і відбувається оплата кисневого боргу. Відставлене відновлення триває декілька годин після роботи. За цей час посилюється пластичний обмін, відновлюється іонна й ендокринна рівновага, повертається до норми енергетичний запас організму, завершується синтез зруйнованих під час роботи структурних і ферментних білків. Таким чином, процеси, що відбуваються в період відпочинку після м’язової роботи, мають різну швидкість і завершуються в різний час. Така черговість процесу відновлення різних речовин, що має велике значення в практиці спортивного тренування, одержала назву принципу гетерохронності.

Процес ресинтезу використаних для роботи речовин забезпечується енергією АТФ, яка інтенсивно відновлюється в період відпочинку за рахунок реакцій тканинного дихання.

З огляду на те, що під час виконання фізичних вправ енергія, яка інтенсивно витрачається в м’язах, увесь час швидко відновлюється, високий темп ресинтезу АТФ, що зберігся, у період відпочинку призводить до надвідновлення (суперкомпенсації) цієї сполуки. Тобто концентрація АТФ у м’язах після роботи (у певний період відпочинку) стає вищою, ніж була перед стартом. Процес суперкомпенсації пов’язаний із підвищеною концентрацією гормонів у період відпочинку після роботи, а також індукцією ними синтезу ферментів, що контролюють реакції, пов’язані з відновленням енергетичних речовин.

У відновному періоді значно посилюється синтез білків (особливо після важкої силової роботи). Але активація білкового синтезу розвивається дуже повільно і продовжується довго. Так, після однієї і тієї ж роботи запаси глікогену відновлюються через 6–8 годин, а білків – протягом 24–48 годин.

Великий вплив на процеси відновлення в період відпочинку здійснює нервова система. Не менш важливу роль відіграють і додаткові чинники: режим життя, зовнішнє середовище, фізіотерапевтичні впливи (реабілітаційні центри), раціональне харчування.

Великої шкоди біохімічній реституції завдають паління і вживання спиртних напоїв.