Біохімічні основи стомлення (стр. 2 из 2)
Зменшення рН викликає серйозні зміни в організмі. Так, при зниженні рН більш ніж на 0,2 одиниці порівняно з рівнем спокою зменшується активність багатьох ферментів клітин і крові. У першу чергу знижується активність ключового ферменту гліколізу фосфофруктокінази, у результаті чого знижується загальна швидкість цього процесу. Зменшення рН призводить також до порушення діяльності нервових клітин і розвитку в них охоронного гальмування. При цьому погіршується передача збудження з нерва на м'яз, знижується АТФ-азна активність міозину, унаслідок чого падає швидкість розщеплення АТФ.
У стані спокою рН крові складає 7,35–7,40. За умови м'язової роботи він може знижуватися до 7,0. Треновані спортсмени витримують зниження рН до 6,8, проте при цьому може спостерігатися нудота, запаморочення і сильні болі в м'язах.
Серед буферних систем крові, що зв'язують іони Н+ молочної кислоти, головну роль відіграє гідрокарбонатна. Надлишок молочної кислоти викликає розкладання цієї системи відповідно до рівняння:
У результаті цієї реакції утворюється надлишок С02, який називають «неметаболічним», тому що утворення його не пов'язано з процесами біологічного окиснення. Визначаючи цей не-метаболічний С02 у повітрі, що видихається, можна оцінити рівень гліколізу в працюючих м'язах.
При виконанні роботи змінюється в крові вміст жирних кислот і кетонових тіл, звичайно, в обернено пропорційній залежності відносно до кількості глюкози і молочної кислоти: використання їх зростає в міру збільшення тривалості роботи. Значно знижується в крові вміст фосфоліпідів, тому що їх ресинтез відстає від активного споживання цих сполук м'язами, печінкою, серцем.
У процесі виконання фізичних вправ змінюється також білковий склад крові. Загальна концентрація білка в плазмі крові зростає при короткочасних силових навантаженнях (за рахунок білків-ферментів, що виходять із працюючих клітин). При цьому змінюється співвідношення між різними білками. Збільшується кількість продуктів білкового розпаду. За умов тривалої роботи, коли змінюється проникність мембран, кількість білка в крові збільшується настільки, що можлива поява його в сечі.
У процесі тривалої виснажливої роботи зростає в крові рівень аміаку, у 4–5 разів збільшується вміст сечовини.
Стомлення – це стан організму, що виникає внаслідок тривалої і напруженої діяльності і 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 й ін.); б) сенсорне – стомлення органів чуття, яке виникає при стрільбі, швидкісному гірське-лижному спуску, слаломі й ін.; в) емоційне, що виникає при роботі з високим емоційним підйомом (спортивні ігри); г) фізичне, що наступає при тривалій напруженій фізичній діяльності.
Залежно від кількості м'язів, охоплених фізичним стомленням, воно може мати локальний (не більш 1/3 усіх м'язів), регіональний (від 1/3 до 2/3) і глобальний, або загальний (більш 2/3 усіх м'язів), характер.
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. Сповільнюється швидкість перетворення електричного сигналу в хімічний у синаптичній щілині, розвивається захисне охоронне гальмування, пов'язане з утворенням ГАМК. Якщо цей процес відбувається в невеликій ділянці кори головного мозку, то наступає локальне стомлення (почуття втоми руки, окремої групи м'язів). 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. Розвивається гіпоксія, і для підтримки необхідного рівня АТФ відбувається нове (повторне) посилення гліколізу, що призводить до підвищення рівня молочної кислоти. Як наслідок цього відбувається закислення внутрішніх середовищ організму і порушення гомеостазу. Різко пригнічується використання ліпідів і синтез фосфоліпідів, послаблюється мобілізація вуглеводів. У результаті активного розпаду білків і амінокислот у крові значно підвищується рівень сечовини.
При стомленні в працюючих м'язах вичерпуються запаси креатинфосфату, глікогену, накопичуються молочна кислота, кетонові тіла і відзначаються різкі зміни внутрішньоклітинного середовища. При цьому порушується регуляція тих процесів, які пов'язані з енергозабезпеченням м'язів, порушується діяльність систем легеневого кровообігу.
Причини стомлення при м'язовій роботі на цей час інтенсивно вивчаються. Переважно його розглядають як комплексне явище, при якому причиною зниження працездатності може бути порушення діяльності якоїсь однієї ланки в складній взаємозалежній системі органів і функцій, які забезпечують виконання роботи, або порушення між ними взаємозв'язку. 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. Тому встановити ту ланку, яка у кожному конкретному випадку є першопричиною розвитку стомлення, може точний біохімічний аналіз результатів виконаної роботи.
Якщо розглядати це питання в цілому, то, як правило, в процесі інтенсивної короткочасної роботи основною причиною стомлення е розвиток охоронного гальмування в центральній нервовій системі через порушення співвідношення АТФ/АДФ на користь АДФ, а також зниженням активності АТФ-ази міозину під впливом продуктів обміну, які накопичилися у працюючих м'язах. 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.
Останнім часом наукові дослідження показують, що стомлення пов'язане не стільки зі станом м'язів, скільки зі станом центральної нервової системи.
Стомлення людини може бути віддалене за допомогою різних стимуляторів, що збуджують нервову систему (кофеїну й ін.) У деяких країнах з метою зняття почуття втоми у професійному спорті широко використовують допінги – препарати, що стимулюють функцію нервової системи (навіть під час стомлення). У результаті цього охоронне гальмування знижується, організм таким чином позбавляється важливої захисної реакції, і при подальшій роботі виникають значні біохімічні зміни, які є небезпечними для життя.