2) с помощью фермента ЛДГ-М пируват превращается в лактат. Это метаболический путь – гликоген – пируват – лактат – называется анаэробным гликолизом и сопровождается накоплением ионов Н.
Аэробный путь, или ОФ, связан с митохондриальной системой. При появлении рядом с митохондриями Кр и Ф с помощью митохондриальной КФК-азы выполняется ресинтез КрФ за счет АТФ, образовавшейся в митохондрии. АДФ и Ф поступают обратно в митохондрию для образования новой АТФ. Для синтеза АТФ имеется два метаболических пути:
1) аэробный гликолиз;
2) окисление липидов (жиров).
Аэробные процессы связаны с поглощением ионов Н, а в ММВ (МВ сердца и диафрагмы) преобладает фермент ЛДГ-С, который более интенсивно превращает лактат в пируват. Поэтому при функционировании ММВ идет быстрое устранение лактата и ионов Н [20].
Энергообеспечение ММВ гипотетически будет осуществляться по следующей схеме: первые сек. – КрФ (20-25с.), затем – КрФ и жиры, далее – вклад КрФ и жиров будет минимизироваться параллельно с увеличением вклада углеводов, до тех пор, пока углеводы (гликоген, глюкоза) и лактат не станут практически единственными субстратами ОФ. При этом концентрация КрФ в среднем по мышце будет сохраняться на относительно постоянном уровне около 70-80% от исхода [26].
Вторая стадия работы ММВ – это стадия снижения вклада этих волокон в генерацию механического усилия, создаваемого мышцей. При придельной длительности работы до 10-15 мин. Снижение производительности этих МВ может вызваться их закислением проникающими через саркоплазму ионов Н. При более длительной работе снижение вклада волокна вызывается исчерпанием внутренних запасов углеводов. Так как использование в качестве субстрата жиров снижает скорость выработки АТФ при увеличении потребления кислорода митохондриями [27;34].
Третья стадия – быстрое снижение производительности ММВ в результате их закисления, нарушения в работе клеточных мембран гипотетически в связи с гипоксией из-за ухудшения функционального состояния системы транспорта кислорода [34].
Энергетика БМВ будет иметь четыре стадии развития:
Первая стадия – вклад БМВ в производимую механическую работу невелик, но возрастает под влиянием ЦНС в процессе снижения производительности уже вовлеченных МВ.
Вторая стадия – наблюдается максимальный вклад мышечного волокна в работу, в основном за счет КрФ.
Третья стадия – постепенное снижение вклада волокна в связи с переходом на анаэробный гликолиз.
Четвертая стадия – быстрое снижение производительности волокна в связи с высокой степенью закисления и исчерпания КрФ [34].
1.5 Механизмы энергообеспечения мышечного сокращения
При выполнении нагрузки с возрастающей мощностью имеют место следующие биохимические и физиологические процессы.
Малая интенсивность физического управления требует включения ММВ, работа выполняется в аэробном режиме, а в качестве субстрата окисления используют в основном жирные кислоты. Дальнейшее повышение интенсивности связано с участием новых МВ, более высокопороговых ДЕ. После того как будут задействованы все МВ, более высокая мощность не может далее обеспечиваться только за счет окислительного фосфорилирования. Включение БМВ, сокращающихся за счет энергии от анаэробного гликолиза, приводит к образованию МК и ее выходу в кровь. Часть лактата становиться субстратом окисления в ММВ, сердце и дыхательные мышцы. При достижении такой интенсивности, когда БМВ будут продуцировать столько лактата, что он не будет успевать окисляться в ММВ, появляется АнП (концентрация лактата в крови около 4мМ/л).
Это означает – сколько МК образуется, столько ее и окисляется в организме. Если мощность выполнения упражнений будет постоянной, но выше Ан.П, то уровень МК будет неуклонно возрастать, поскольку аэробные возможности мышц уже исчерпаны. В частности, лактат - ингибитор липазы и увеличение его концентрации в крови тормозит использование жиров. Лактат снижает использование СЖК за счет усиления их реэстерификации, не влияя при этом на липолиз [34]. Заметим, что будет расти и потребление кислорода, так как повышается легочная вентиляция и идет усвоение кислорода дыхательными мышцами. Таким образом, максимальною аэробную способность работающих мышц характеризует не МПК, а поглощение кислорода на уровне Ан.П. Другими словами аэробные возможности спортсмена лимитирует митохондриальная масса ММВ работающих мышц. Митохондрии сосредотачиваются вокруг тех мест, где требуется наибольшее количество энергии. В мышечном волокне, например, они располагаются обычно около миофибрилл. Поэтому для улучшения аэробных возможностей организма есть два пути:
1) увеличение массы митохондриальной системы;
2) увеличение физиологического поперечника мышц (следовательно, силы), количество миофибрилл в МВ. Затем на этой морфологической основе около миофибрилл дополнительно разместить новые митохондрии. Второй путь более рациональный, так как позволяет значительно увеличить функциональные возможности спортсмена [34].
1.6 Факторы, стимулирующие гипертрофию мышечного волокна
Рост силы связан либо с совершенствованием процессов управления активностью мышцы, либо с ростом числа миофибрилл в мышечных волокнах. Увеличение числа миофибрилл приводит одновременно к разрастанию СПР, а в целом это приводит к разрастанию плотности миофибрилл в МВ, а затем к увеличению поперечного сечения. Изменение поперечного сечения может быть также связанное ростом массы митохондрий, запасов гликогена и других органелл. Заметим, однако, что у тренированного человека в поперечном сечении МВ миофибриллы занимают более 90%, поэтому основным фактором гипотрофии является увеличение числа миофибрилл в МВ, а значит, рост силы. Таким образом, цель силовой подготовки – увеличить число миофибрилл в МВ. Этот процесс возникает при ускорении синтеза и при прежних темпах распада белка. Исследования последних лет позволили выявить четыре основных фактора, определяющих ускоренный синтез белка в клетке:
1) запас аминокислот в клетке;
2) повышение концентрации анаболических гормонов в крови;
3) повышенная концентрация (свободного) креатина в МВ.
Второй, третий и четвертый факторы связаны с содержанием тренировочных упражнений механизмы синтеза органелл в клетке в частности миофибрилл, можно описать следующим образом. В ходе выполнения упражнений энергия АТФ тратится на образование актин - миозиновых соединений. Ресинтез АТФ идет благодаря КрФ. Появление свободного Кр активизирует деятельность всех метаболических путей, связанных с образование АТФ (Гликолиз в цитоплазме, аэробное окисление в митохондриях - миофибриллярных, находящихся в ядрышке и на мембранах СПР). В БМВ преобладает М-ЛДГ, поэтому пируват, образующийся в ходе анаэробного гликолиза, в основном трансформируется в лактат. В ходе такого процесса в клетке накапливаются ионы Н. Мощность гликолиза меньше мощности затрат АТФ, поэтому в клетке начинают накапливаться Кр,Н.Ла,АДФ. Наряду с важной ролью в определении сократительных свойств в регуляции энергетического метаболизма накопление свободного Кр в саркоплазматическом пространстве служит мощным эндогенным стимулом, возбуждающим белковый синтез в скелетных мышцах. Показано, что между содержанием сократительных белков и содержание креатина имеется строгое соответствие. Свободный креатин, видимо влияет на синтез и-РНК, т.е. на транскрипцию в ядрышках МВ.
Предполагается, что повышение концентрации ионов Н вызывает лабиализацию мембран (увеличение размеров пор в мембранах, это ведет к облегчению проникновения гормонов в клетку), активизирует действие ферментов, облегчает доступ гормонов к наследственной информации, к молекулам ДНК. В ответ на одновременное повышение концентрации Кр и Н интенсивнее образуется РНК. Срок жизни и-РНК короток, несколько секунд в ходе выполнения силового упражнения плюс пять минут в паузе отдыха. Затем молекулы и-РНК разрушаются [27;34].
1.7 Средства и методы, направленные на гипертрофию (увеличение силы) ММВ
Высокие концентрации свободного креатина и ионов Н в мышце в целом, а также повышение концентрации анаболических гормонов (соматропный гормон, инсулин, тестостерон) возникают при высококонцентрированных упражнениях. Однако известно, что гипертрофия ММВ при таком характере тренировки выражена относительно не сильно, видимо из-за краткосрочности действия стимула, а проявляемая гипертрофия БМВ часто является негативным фактором в видах на выносливость, т.к. увеличивает мышечную массу без увеличения окислительного потенциала мышц. Поэтому наиболее приемлемой кажется гипотеза, что гипертрофии ММВ будут способствовать изотонические и статодинамические упражнения, выполняемые при строгом соблюдении следующих правил:
- медленный, плавный характер движений;
- относительно небольшая величина преодолеваемой силы или степени напряжения мышц (40-70% от МПС);
- отсутствие расслабления мышц в течение всего подхода;
- выполнение подхода до «отказа»;
- проведение тренировки, как правило, с применением суперсетов;
- достаточно большая длительность всей тренировки (не менее 1 часа).
Такой характер упражнений приводит к следующим целесообразным явлениям:
- первоначально, и что наиболее важно, будут рекрутироваться ММВ;
- затрудняется доступ кислорода в ММВ и тем самым ускоряется снижение концентрации КрФ и накопление ионов Н именно в этих волокнах;
- достаточно большая длительность подходов (80-100с.) и большое число подходов (4-10) обеспечивает длительное действие указанных стимулов в ММВ;
- есть основания предполагать, что из-за длительности подхода, даже при максимальных волевых усилиях в конце подхода, степень вовлечения БМВ в работу и, следовательно их гипертрофия будет относительно небольшой [15].