АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

IV.4. МЫШЕЧНЫЙ АППАРАТ И ВЫНОСЛИВОСТЬ

Выносливость спортсмена в значительной мере зависим от физиологических особенностей его мышечного аппарата, которые, в свою очередь, определяются специфическими структурными и биохимическими свойствами мышечных волокон.

Композиция мышц. Как известно, мышечные волокна человека относятся к двум основным типам: медленным (I) и быстрым (II). Внутри быстрых волокон выделяют два вида: быстрые окислитель- но-гликолитические (II-A) и быстрые гликолитические (П-В). Мед­ленные волокна лучше, чем быстрые, приспособлены к длительным, относительно несильным повторным сокращениям с преимущест­венно аэробным типом энергопродукции, характерным для выполне­ния упражнений на выносливость.

Отличительной особенностью композиции мышц у выдающихся представителей видов спорта, требующих проявления выносли­вости, является относительно высокий процент медленных волокон, составляющих их мышцы (рис. 51). При этом между процентом- медленных волокон и МПК существует прямая связь. Вместе с тем при одинаковом проценте медленных волокон МПК у спортсме­нов выше, чем у неспортсменов.

В табл. 15 приведены данные о процентном соотношении и раз­мерах медленных и быстрых волокон, а также об активности неко­торых основных ферментов четырехглавой мышцы бедра (наруж­ной головки) у бегунов на длинные и средние дистанции по срав­нению с нетренированными мужчинами того же возраста и сходной конституции тела. Как следует из этих данных, у стайеров медлен­ные волокна составляют около 80% всех волокон исследованной мышцы, что в среднем примерно в 1,5 раза больше, чем у нетрени­рованных людей.

Теоретически возможны две причины этого. Первая причи­на: преобладание медленных волокон в мышцах может быть врожденным, генетически предопределенным. Человек с такими особенностями мы­шечного аппарата имеет пред­посылки к достижению высо­кого результата именно в ви­дах спорта, требующих наибо­лее активного участия медлен­ных («выносливых») волокон. Вторая причина: увеличение процента медленных волокон является следствием трени­ровки выносливости и проис­ходит за счет соответствующе­го уменьшения числа быстрых волокон. Имеющиеся в настоя­щее.время данные говорят в пользу первого предположе­ния.

Во-первых, очень высокий про­цент медленных волокон наблюдается и у людей, никогда не занимавшихся спортом. Кстати, в этом случае можно предположить, что они не воспользова­лись возможностью, предоставленной им природой, стать хорошими стайе­рами.

Во-вторых, даже многомесячная тренировка выносливости практически не изменяет соотношения быстрых и медленных волокон в мышцах, хотя вызывает явные эффекты "в отноше­нии выносливости — повышает спор­тивный результат, МПК, толщину медленных волокон и активность мышечных ферментов окислительного метаболизма.

В-третьих, процент медленных и быстрых волокон, в интенсивно и мало тренируемых мышцах примерно оди­наков у спортсменов одной специали­зации, хотя окислительный потенциал и другие биохимические характерис­тики интенсивно тренируемых мышц выше. Так, у тренирующихся в ориентирова-» нии с большой нагрузкой для мышц ног процент медленных волокон в этих мышцах примерно такой же, что и в мышцах рук (табл. 16).

В-четвертых, результаты исследований моно- (генетически идентичных) и ди- зиготных (генетически неидентичных) близнецов показывают, что у первых порази­тельно близко соотношение двух типов волокон в мышцах (даже если один из пары активно занимается спортом, а другой нет), тогда как у вторых возможны большие вариации в композиции мышцы (см. XI.5.).

Таблица 15

Композиция мышц, площадь поперечного сечения мышечных волокон и активность ряда ферментов четырехглавой мышцы бедра у спортсменов разной квалификации и у неспортсменов

(У. Финк и др., 1977)

Группа спортсменов и исследуемые мышцы

И—А

Выдающиеся спортсмены-ориентировщнки (л=8): наружная м. бедра икроножная м. дельтовидная м. Бегуны-стайеры («= 10):

икроножная м. Пловчихи (п = 11): наружная м. бедра дельтовидная м. широчайшая м. спины Нетренированные юноши 16—18 лёт'(л = 69):

наружная м. бедра Нетренированные мужчины (л = 40): наружная м. бедра дельтовидная м.

Вместе с тем в процессе тренировки выносливости в композиции тренируемых мышц все же происходят определенные специфиче­ские перестройки. Как следует из данных, приведенных в табл. 16» в нагружаемых мышцах у спортсменов почти отсутствуют быстрые гликолитические волокна (II-B) и основную массу быстрых волокон составляют быстрые окислительные волокна (П-Л). Таким образом, при неизменном соотношении медленных и быстрых.мышечных волокон тренировка выносливости способствует превращению быст­рых волокон преимущественно (или исключительно) в подтип быст­рых окислительных волокон (\\-А). Это увеличивает общий процент волокон, способных в основном к аэробному метаболизму и наибо­лее приспособленных к выполнению длительных упражнений на выносливость.

Структурные особенности мышечных волокон. Одним из эффек­тов тренировки выносливости является увеличение толщины мышеч­ных волокон — рабочая гипертрофия. Об этом свидетель­ствуют различия в площади поперечного сечения мышечных воло­кон разного типа у спортсменов и нетренированных мужчин (см. табл. 15). Тренировка выносливости ведет к рабочей гипертрофии преимущественно саркоплазматического типа, которая связана в большей мере с увеличением саркоплазматического пространства мышечных волокон.

Существенные изменения при этом происходят также в отдель­ных межфибриллярных структурных компонентах мышечных воло­кон, особенно в митохондриях. В процессе тренировки выносли­вости усиливается синтез белков, составляющих Митохондриальные мембраны мышечных волокон. В результате возрастают число и размеры митохондрий внутри мышечных волокон. У высококвали­фицированных спортсменов, например, объемная плотность цент­ральных и периферических митохондрий соответственно на 50 и 300% больше, чем у нетренированных мужчин. Объемная плот­ность и размеры митохондрий у женщин (спортсменок.И неспорт­сменок) меньше, чем у мужчин. Чем больше число и объем мито^: хондрий (и соответственно выше активность митохондриальных ферментов окислитительного метаболизма), тем выше способность мышцы к утилизации ею кислорода, доставляемого с кровью.

Капилляризацця мышечных волокон. Тренировка выносливости вызывает увеличение числа капилляров, окружающих мышечные волокна, так что возрастает прежде всего число капилляров, приходящихся на одно мышечное волокно. Поэтому, несмотря на. утолщение (гипертрофию) волокон, дистанция от капилляра до наиболее удаленных (центральных), митохондрий внутри них, по крайней мере, не уменьшается по сравнению с предтренировочным расстоянием (табл. 17). Среднее число капилляров на 1 мм² попе­речника мышечных волокон у нетренированных людей составляет 325, а у тренированных — 400.

У хорошо тренированных спортсменов мышечное волокно может быть окружено 5—6 капиллярами (у мужчин это число несколько больше, чем у женщин), см. табл. 17. Быстрые и медленные волокна могут иметь общие капилляры, но в среднем плотность

капилляров вокруг медленных волокон больше, чем вокруг быстрых (как у спортсменов, так и у нетренированных людей), а вокруг быстрых окислительных (П-Л) больше, чем вокруг быстрых глико литических (II-B).

Следует подчеркнуть, что усиленная капилляризация наблюдает­ся только в мышцах, которые очень активны при тренировке вынос­ливости, и отсутствует в мышцах, не принимающих активного уча­стия в выполнении упражнений.

Повышенная плотность капилляров мышц увеличивает поверх­ность диффузии и укорачивает путь, который должны пройти мо­лекулы из кровеносных сосудов в мышечные клетки. Это способст­вует певышению аэробной мышечной работоспособности, так как обеспечивает большую емкость кровотока в рабочих мышцах и облегчает передачу энергетических веществ (прежде всего кисло­рода) через капиллярно-клеточные мембраны. Отсюда Понятно, по­чему у спортсменов-стайеров максимальный мышечный кровоток и капиллярная диффузионная способность значительно выше, чем у неспортсменов и спринтеров.

Биохимическая адаптация мышц к тренировке выносливости. Повышение выносливости в результате тренировки связано не толь­ко с увеличением возможностей кислородтранспортной системы по доставке 0₂ к работающим мышцам. В скелетных мышцах про­исходят также большие изменения, которые приводят к увеличе­нию возможностей всего организма в целом в использовании 0_2>. т. е. к повышению аэробных возможностей (выносливости) тренирующе­гося спортсмена. Главные механизмы тренировочного эффекта по­вышения выносливости мышц связаны с их биохимической адапта­цией и подробно рассматриваются в курсе биохимии. Здесь пере­числены лишь основные физиологические следствия действия этих биохимических механизмов.

Наиболее характерными эффектами тренировки выносливости являются повышенные емкость и мощность аэробного метаболизма

рабочих мышц. Главные биохими- ³⁰ уеские механизмы этих эффектов следующие:

1) увеличение содержания и активности специфических фермен­тов аэробного (окислительного) метаболизма;

2) увеличение содержания мио- глобина (максимально в 1,5 — 2 раза);

3) повышение содержания энер­гетических субстратов — мышечного гликогена и липидов (максималь­но на 50%);

4) усиление способности мышц окислять и углеводы, и особенно жиры.

Тренированный человек во время аэробной работы получает относи­тельно больше энергии за счет окисления жиров и соответственно меньше за счет окисления углево­дов по сравнению с нетренирован­ными. Это находит отражение в бо­лее низком дыхательном коэффи­циенте при работе одинаковой абсолютной или относительной мощ­ности у тренированных по сравне­нию с нетренированными (рис. 52). Такой субстратный энергетический сдвиг в сторбну преимущественного использования жиров может быть обозначен как «жировой' сдвиг». Значение его состоит в сохранении более ограниченных запасов угле­водов Как уже говорилось (,11.4.2.), при субмаксимальных аэробных нагрузках одним из главных- меха­низмов утомления является расхо­дование мышечного гликогена. «Жировой сдвиг» у тренированных на выносливость спортсменов поз­воляет медленнее (экономичнее) расходовать мышечный гликоген и тем отодвигать момент его исто­щения, а следовательно, повышать

Мышечный лактат

Лактат крови 60 90 Время рабош.мии Рис. 52. Средние физиологиче­ские и биохимические показате­ли 5 испытуемых, работавших на велоэргометре с нагрузкой 150 Вт: J — до тренировки, 2— после трениров­ки выносливости

продолжительность выполнения упражнения. Чем выше окислитель­ная способность мышц, тем больше «жировой сдвиг» и тем соот­ветственно меньше расходуется (больше сохраняется) дефицитный мышечный гликоген (см. рис. 52).

Усиленное использование жирных кислот уменьшает потребле­ние глюкозы рабочими мышцами и благодаря этому защищает спортсмена от развития гипогликемии, лимитирующей работо­способность.

Кроме того, уменьшение использования углеводов приводит к снижению лактата в мышцах. Действительно,- у хорошо трениро­ванных спортсменов содержание лактата в мышцах ниже, чем у не­тренированных. То же самое наблюдается у одного и того же чело­века после периода тренировки выносливости (см. рис. 52 и 39).

Итак, тренировка выносливости вызывает два основных эффек­та: 1) усиливает максимальные аэробные воз­можности организма и 2) повышает эффективность (экономичность) деятельности организма при выполнении аэробной работы.

О первом эффекте можно судить по увеличению МПК (и других функциональных показателей) при максимальной аэробной нагрузке, о втором — по снижению функциональных показателей (ЧСС, легочной вентиляции, температуры тела, концентрации лак­тата в крови и др.) при стандартной немаксимальнбй аэробной нагрузке.

В основе положительных эффектов тренировки выносливости лежат структурно-функциональные изменения в кислородтранспорт- ной, кислородутилизирующей и других физиологических системах, а также совершенствование центрально-нервной и нейрогумораль- ной (эндокринной) регуляций деятельности этих систем в процессе выполнения аэробной работы.

Глава V

Дата добавления: 2015-11-02 | Просмотры: 668 | Нарушение авторских прав