 |
Роль гормонов в адаптации организма
|
|
|
|
к интенсивным физическим нагрузкам
Ю. М. Губачев с соавторами (1981) предлагает разделить все виды стресса на три разно видности: эмоциональный, физический, смешанный. Как считает С. X. Хайдарлиу, такое разделение правомочно и с биохимической точки зрения, так как накапливается все больше
данных о том, что при эмоциональном стрессе значительно преобладают изменения функций симпатико-адреналовой системы и катехоламинэргических структур центральной нервной системы, а при физическом - системы гипоталамус - гипофиз - надпочечники, с гипертро фией надпочечников. Схематически обычный ход возникновения стресс-реакции выражается следующим образом: гипоталамус - гипофиз - АКТГ - усиление секреции кортикостероидов (главным образом кортизола).
Адаптация организма к мышечной деятельности заключается в срочных адаптаци онных процессах, осуществляемых непосредственно во время работы мышц. Их первооче редная задача заключается в мобилизации энергетических ресурсов, транспорте кислорода
и субстратов окисления к работающим мышцам, удалении конечных продуктов энергообмена
и создании условий для пластического обеспечения работы мышц, в частности, путем дополни тельного синтеза новых молекул ферментов. Кроме того, важной задачей срочных адаптаци онных процессов является обеспечение сохранения постоянства внутренней среды организма.
Так, во время работы мышц необходимо принимать меры для предотвращения смещения pH в кислую сторону из-за накопления недоокисленных метаболитов, перегре вания и усиления теплопродукции при биоэнергетических реакциях. Это требует напря женной деятельности механизмов гомеостатической регуляции, причем «борьба» за поддер жание одного параметра в допустимых пределах приводит к угрозе вывести другой параметр за допустимые пределы. К примеру, избегать чрезмерного повышения температуры тела можно только за счет усиления механизмов теплоотдачи. Терморегуляционная вазоди-латация сосудов кожных покровов требует дальнейшего увеличения минутного объема сердца, чтобы не снижать кровоснабжения работающих мышц и тем самым притока кисло
|
|
|
рода и необходимых субстратов к ним. Эффективное средство отдачи тепла - потоотделение приводит к значительной потере воды. В связи с этим организму угрожает обезвоживание. Поэтому необходимо угнетать выведение воды почками. В результате усиленного потоотде ления теряется и значительное количество необходимых электролитов (ионов). Интенсив ность их выделения из организма также следует регулировать.
Таким образом, адаптационные реакции организма обладают специфичностью по отношению к вызвавшим их агентам. Вместе с тем адаптация к специфическому агенту затраги вает и системы неспецифической устойчивости организма. Так, адаптация к мышечной работе
при поднятии тяжестей повышает адаптацию к гипоксии и перепадам давления, связанным с задержкой дыхания и натуживанием.
Приспособление организма к физической нагрузке неизбежно связано с мобилизующим
16 0
Физиологическая характеристика силовых видов спорта
действием адреналина и норадреналина, которые вырабатываются в мозговом слое надпо чечников, но главным образом в симпатических нервных окончаниях. Они оказывают стиму лирующее влияние на функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем, повышают возбу димость нервно-мышечного аппарата, скорость и силу сокращения скелетных мышц, реализуя в конечном итоге срочную реакцию адаптации.
|
|
|
Адаптация к длительно воздействующему стресс-агенту развивается на основе много кратной реализации физиологических эффектов срочной адаптации. Таков механизм долго временной адаптации к тренировочным и соревновательным нагрузкам.
Управление механизмом общей адаптации организма, как и рядом специфических гомеостатических реакций, осуществляется взаимодействием разных гормональных систем совместно с нервными влияниями. Кроме того, выполнение функций, лежащих в основе деятельности спортсмена на тренировках и соревнованиях, всегда требует предельной или околопредельной активности соответствующих клеточных структур. Это, в свою очередь, предъявляет повышенные требования к регуляторным системам, в частности, к системе регуляции обмена веществ, которая осуществляется путем изменения скорости и направ ления биохимических реакций, лежащих в его основе и осуществляемых под воздействием гормональной и нервной регуляции.
Мобилизация энергетических ресурсов и функциональных возможностей организма - главная функция симпатико-адреналовой системы. Ее реакция на нагрузку характеризуется быстротой и зависимостью от отношения между выполняемой работой и подготовленностью организма к этому уровню нагрузки.
Под влиянием мышечной работы и даже в обстановке, где только предстоит ее выпол нять (особенно при эмоциональном возбуждении), поступление в кровь адреналина и норадре налина увеличивается. Соответственно этому усиливается выделение с мочой катехоламинов и продуктов их распада. Чем ближе выполняемая нагрузка к максимально допустимой, тем больше концентрация в крови катехоламинов. При одинаковой работе повышение содер жания катехоламинов более выражено у менее тренированных людей. Однако при нагрузках, приближающихся к предельной, тренированные достигают более высоких концентраций катехоламинов в крови, чем нетренированные. По всей вероятности, в этом отражаются более высокие функциональные возможности симпатико-адреналовой системы спортсменов.
В свою очередь, высокая функциональная активность симпатико-адреналовой системы обеспечивает более адекватное усиление функции сердца, благоприятное для мышечной работы перераспределение крови, расслабление гладких мышц бронхов, повышенную прони цаемость клеточных мембран, мобилизацию энергетических ресурсов организма (гликоге-нолитическое и липолитическое действие) и вообще анаэробного энергетического обмена. Во время работы в печени и миокарде содержание адреналина и норадреналина растет. Катехоламины способствуют также повышению возбудимости центральной нервной системы.
|
|
|
Физические нагрузки при их достаточной интенсивности, как правило, усиливают адрено-кортикальную активность.
Гормоны коры надпочечников - кортикостероиды, или, как их еще называют, корти-коиды, играют очень важную роль в регуляции различных функций. По химическому строению они относятся к стероидам. По физиологическому действию их делят на глюкокортикоиды, минералокортикоиды, андрогены, эстрогены, гестагены. На работоспособность человека особенно существенно влияют глюкокортикоиды и андрогены.
Глюкокортикоиды были названы Селье гормонами адаптации. Они повышают содер жание глюкозы в крови за счет выраженного увеличения глюконеогенеза в печени, тормозят
161
Пауэрлифтинг. От новичка до мастера
синтез белка, усиливают его распад, поставляя аминокислоты для глюконеогенеза. Под их влиянием усиливается липолиз в жировой ткани, за счет чего в крови увеличивается содер жание глицерина и свободных жирных кислот.
Среди глюкокортикоидов наиболее высокой физиологической активностью обладают кортизол и кортикостерон. Оба этих гормона находятся в динамическом равновесии с предше ственниками - кортизоном и дегидрокортикостероном. Кортизон и кортикостерон образуют порядка 85% всего количества секретируемых гормонов.
Изменения содержания кортизола в крови наступают при достаточно интенсивной мышечной работе весьма быстро. Уже на первых минутах обнаруживается повышенный уровень гормона в крови. Градиент этого изменения зависит от мощности работы. Чем она выше, тем быстрее увеличивается содержание кортизола в крови и тем раньше достигаются его наивысшие величины. Увеличение концентрации данного гормона является результатом его усиленной секреции, сочетающейся с повышенной скоростью удаления.
|
|
|
Выраженное увеличение концентрации кортизола в крови обусловливается анаэробными упражнениями. Few и др. (1975) установили повышение содержания кортизола в плазме крови и под влиянием статических упражнений, которые не связаны с большими энергетическими затратами.
Можно полагать, что содержание кортизола в крови и продуктов его распада (17-оксикор-тикоидов) в моче позволяет оценивать степень нагрузки, действующей на организм в период тренировок, так как работа подпорогового уровня не активирует механизма, приводящего к усилению гипофизарно-адренокортикальной системы. Выявлена также зависимость между физической подготовленностью и адренокортикальной активностью во время нагрузки. Развитие тренированности ведет к уменьшению адренокортикальной реакции.
Активация функции коры надпочечников в начале работы является результатом деятельности нервного регуляторного механизма. Общая схема активации гипофизарно-адренокортикальной активности заключается в том, что нервные и гуморальные влияния достигают гипоталамических нейросекреторных клеток, продуцирующих кортиколиберин, который через портальную систему сосудов доходит до гипофиза и активирует продукцию
и секрецию кортикотропина - стимулятора клеток пучковой зоны коры надпочечников, секре-тирующих глюкокортикоиды.
Кроме того, кортикостероиды влияют на передачу нервного импульса через синапс. Доказано, что эффект их действия связан с увеличением проницаемости мышечной мембраны. Эмоциональное напряжение в условиях спортивного соревнования также способствует увели чению поступления кортикостероидов в кровь и выделения их с мочой.
При длительных нагрузках, особенно у менее подготовленных людей или при переу
томлении, может наблюдаться понижение выделения кортикостероидов с мочой. Снижение тем более выражено, чем утомительнее и тяжелее работа. Уменьшается в подобных условиях
и концентрация кортикостероидов в крови. В начальном периоде работы умеренной мощности экскреция кортикостероидов не изменяется. Ее увеличение наступает с развитием утомления, если оно преодолевается волевым усилием.
При воздействии физических нагрузок стрессорного характера кортикостероиды влияют на активность щитовидной железы. Такие соотношения в гормональной активности надпочеч ников и щитовидной железы предупреждают двойную мобилизацию адаптивных реакций на физическую и психоэмоциональную нагрузку в условиях соревновательной деятельности или при ударных тренировочных нагрузках. Повышение продукции тироксина, три-и тетрайодтиро-нина, вызываемое влиянием физических нагрузок на организм спортсмена, приводит, в свою очередь, к усилению окислительных процессов в митохондриях.
|
|
|
1 6 2
Физиологическая характеристика силовых видов спорта
Изменения функции коры надпочечников отражают соответствующие сдвиги в секре ции адренокортикотропного гормона, стимулирующего деятельность коркового слоя надпо чечников. Изучение адренокортикотропной активности плазмы крови показывает, что у спортсменов утомительные нагрузки ее повышают. У нетренированных людей непосред ственно после работы такого не наблюдается или даже отмечается ее пониженная активность. Этим фактом подтверждается, что понижение функциональной активности коры надпочеч ников при утомлении обусловлено торможением механизма ее стимуляции.
Кроме адренокортикотропного гормона, при мышечной деятельности усиливается поступление в кровь также и других гормонов гипофиза. Так, для полного восстановления работоспособности животного после гипофизэктомии требуется вводить вместе с экстрактом коры надпочечников также вазопрессин (антидиуретический гормон), оказывающий констрик-торное действие на кровеносные сосуды. Предполагается, что вазопрессин идентичен антиди-уретическому гормону, регулирующему осмотическое давление плазмы крови посредством усиления реабсорбции воды в канальцах почек. Следовательно, усиление поступления этого гормона в кровь можно установить по уменьшению диуреза.
Важным звеном в цепи адаптационно-трофических реакций организма являются эстро гены. Они обладают анаболическим эффектом, но несколько слабее, чем андрогены. Справедли вость данного утверждения подтверждается при анализе динамики силовых качеств спортсменок в разные фазы ОМЦ. Сила мышц у девушек достоверно выше в постменструальную и постову-ляторную фазы, когда концентрация эстрогенов в крови наибольшая. Кроме того, наибольшее увеличение силовых качеств наблюдается в 11-13 /1ет>то есть в период пубертатного скачка.
Половые гормоны также являются сильными раздражителями центральной нервной системы. Установлено, что прогестерон повышает раздражительность и возбудимость ЦНС, фолликулин - снижает ее. Эстрогены вызывают эмоциональную лабильность, снижая возбуди мость, вплоть до депрессии. Кроме того, половые гормоны играют специфическую роль в репро дуктивных процессах, пролиферации и анаболизме, а также в продукции белков плазмы крови, связывающих другие гормоны, в конкуренции за специфические связывающие места цитоплаз матических рецепторов.
Тестостерон в скелетных мышцах способен без предварительных превращений повышать синтез белка. Проникая в цитоплазму органа-мишени, он связывается с цитозольным рецеп тором, меняет конфигурацию его молекулы соответственно к ядерному акцептору. В связи
с этим введение препаратов тестостерона способствует рабочей гипертрофии мускулатуры
и повышению работоспособности. Они также повышают агрессивность спортсменов в борьбе за высокие спортивные достижения на состязаниях.
Установлено, что под влиянием силовых упражнений увеличивается экскреция 17-кетосте-роидов, то есть метаболитов, в состав которых входят и продукты распада тестостерона. Увели чение выделения андрогенов с мочой служит сигналом для уменьшения физической нагрузки или изменения ее качественных характеристик.
После упражнений со штангой уровень тестостерона в крови повышается. Значение тесто стерона в развитии фазы суперкомпенсации гликогена при тренировке определено экспери ментами Gillespie и Edgerton (1970). Эти исследования, подтверждая ранее полученные данные, позволили установить, что регулярная тренировка сопровождается увеличением содержания гликогена в скелетных мышцах за счет увеличения активности гликогенсинтетазы, действие андрогенов на синтез гликогена, по-видимому, реализуется через этот фермент. Подобным действием обладают и глюкокортикоиды, в частности кортизол, мишеневым органом для которых является сердце.
16 3
Пауэрлифтинг. От новичка до мастера
При значительной степени утомления снижается активность симпатоадреналовой и гипофизарно-адренокортикальной систем. Отмечено, что нервная регуляция существенно не влияет на ресинтез гликогена мышц после истощающих нагрузок. А гормоны, такие как инсулин, тестостерон, кортизол, участвуют в поддержании активности глюкогенсинтетазы.
Поэтому функциональную устойчивость гипофизарно-адренокортикальной системы можно считать важным фактором спортивной работоспособности, даже более важным, чем реакция этой системы на нагрузку. Чем выше функциональная устойчивость организма, тем больше достигаемый результат при длительном спортивном напряжении.
Угнетение гипофизарно-адреналовой системы при утомлении представляет собой целенаправленную реакцию, необходимую для предотвращения чрезмерного истощения ресурсов организма. Эти защитные реакции в совокупности и составляют состояние утомления. То есть через угнетение этих двух систем осуществляется защитная функция утомления.
Активность гипофизарно-адренокортикальной системы подавляется через механизм центральной регуляции системы, включающей повышенную деятельность тормозных серото-нинэргических структур гиппокампа.
Снижение же активности симпатико-адреналовой системы обуславливается уменьше нием возможностей синтеза гормонального звена, что, в свою очередь, связано со снижением деятельности гипофизарно-адренокортикальной системы.
При утомлении предполагается также снижение синтеза норадреналина в перифериче ских нервных окончаниях. В мозгу, особенно в гипоталамусе, выявлена относительная сохран ность медиаторного звена.
4 .8. Утомление и восстановительные процессы
При кратковременной работе большой мощности утомление наступает вследствие падения функциональной лабильности нервных центров, исчерпания запасов АТФ и КрФ
в мышцах, повреждения мышечных волокон. Это является результатом сильнейшего возбуж дения двигательных центров, обеспечивающих максимальную скорость и силу мышц, а также высокого ритма афферентной импульсации со стороны работающих в скоростно-силовом режиме скелетных мышц. Поскольку работа осуществляется, как уже говорилось ранее,
в анаэробных условиях, нарастает концентрация недоокисленных продуктов обмена. При этом не только снижаются возбудимость и лабильность самих мышц, но и возникает дополни тельный источник афферентации (рассеивания) через хеморецепторы мышц, которая может снижать активность нервных центров.
В процессе тренировочных занятий утомление проявляется в ухудшении дифференцировки усилий, нарушении структуры атлетических упражнений, снижении силы мышц, их статической вынос ливости, а также удлинении времени произвольных реакций и повышении мышечного тонуса.
Важным фактором, проявляющимся при утомлении, является снижение активности АТФ-азы мышц, лимитирующее возможности мобилизации химической энергии АТФ (аденозин-трифосфорной кислоты) и ее трансформации в механическую энергию мышечных сокращений.
Кроме этого на развитие утомления в условиях кратковременных упражнений со штангой максимальной и субмаксимальной мощности заметное влияние оказывает снижение внутри мышечных запасов гликогена и КрФ (креатинфосфат) в быстросокращающихся волокнах.
После напряженных занятий сначала происходит восстановление дыхания, затем частоты пульса, а период возвращения к исходному уровню сенсомоторной реакции, силы разных групп мышц, времени усилия и произвольных реакций продолжается 12-28 часов.
164
Физиологическая характеристика силовых видов спорта
Более мелкие группы мышц (сгибатели кисти, разгибатели плеча) восстанавливаются быстрее по сравнению с более крупными мышечными структурами (разгибателями туловища, голени).
Восстановление АТФ происходит чрезвычайно быстро, через несколько минут или даже секунд, а для восстановления уровня гликогена требуется несколько часов.
Таким образом, восстановительные процессы идут неравномерно: на ранних этапах последействия занятий восстановление происходит быстрее, чем на более поздних. То есть восстановление носит гетерохронный характер. Сначала восстанавливается быстрота произ вольных реакций, затем сила мышц и их статическая выносливость.
Восстановление двигательной функции после двухразовой тренировки в день проис ходит быстрее по сравнению с одноразовой большой тренировочной нагрузкой. Это указы вает на целесообразность в условиях значительного увеличения тренировочных нагрузок их разделения на ряд дробных «порций». Использование вибрационного массажа и психорегули рующей тренировки способствует более успешному течению восстановительных процессов.
Восстановительные процессы в организме обеспечивают возвращение спортсмена в близкое к исходному состояние, но, как правило, с известным превышением над его уровнем (эффект сверхвосстановления).
Применение восстановительных средств в спорте (биологические стимуляторы, рацио нальное питание с биологическими добавками) не только способствует нормализации физио логических процессов после тренировочных и соревновательных нагрузок, но и позволяет сохранить здоровье спортсменов, уменьшая влияние стрессовых факторов.
Современная физиология и спортивная медицина располагают обширным набором средств стимулирования восстановительных процессов. В их ряду находятся адапто-гены - лекарственные вещества растительного и животного происхождения или их синтети ческие аналоги, повышающие неспецифическую устойчивость организма к неблагоприятным факторам внешней среды (женьшень, элеутерококк, экстракты китайского лимонника, левзеи и др.), биологические активные вещества растений - флавоноиды, антоцианы, фенолкарбо-новые кислоты, витамины, аминокислоты. Настои, отвары из растений, соки и фитопрепараты предупреждают разрушительное воздействие на клетки и ткани организма продуктов свобод норадикального окисления.
Негативное воздействие стресса на сердечно-сосудистую систему и желудочно-кишечный тракт блокируется гамма-аминомасляной кислотой (ГАМК). Ее содержат от 20% до 40% всех нервных окончаний. ГАМК тормозит нервную активность клеток мозга. В насто ящее время известно, что в головном мозге примерно 50% нервных клеток высокочувстви тельны к действию ГАМК. Выделяясь из пресинаптической мембраны, она взаимодействует
с белками-рецепторами, открывающими доступ к клетке, которой адресован нервный импульс. В постсинаптической мембране тормозного синапса открываются поры, через которые внутрь клетки поступают ионы хлора, тормозящие ее активность. ГАМК не только тормозит актив ность нервных клеток, а следовательно, снижает чувствительность нервной системы к стрессу
и предохраняет нервные клетки от истощения, но и повышает устойчивость к гипоксии, стиму лирует белковый синтез.
Дополнительными механизмами предупреждения повреждающих эффектов стресса при интенсивных физических нагрузках являются блокирование выхода рилизинг-факторов
и адренокортикотропного гормона (АКТГ), запускающих систему производства стресс-гормонов надпочечников, а также мобилизация внутриорганных систем регуляции, купиру ющих разрушительные последствия стресс-синдромов. Это регуляторные системы проста-гландинов, блокирующих транспорт ионов кальция в тканях.
165
Пауэрлифтинг. От новичка до мастера
Мощным биопротектором психоэмоциональных напряжений является гепарин. Основная функция этого биологически активного вещества - предотвращение внутрисосудистого сверты вания крови и растворение свежеобразованных тромбов. Кроме того, гепарин может взаимо действовать с нейромедиаторами - гистамином и серотонином. Результатом этого взаимодей ствия является повышение устойчивости к стрессорам: снижается возбудимость, повышается настроение, улучшается сон.
Уменьшают стрессорное воздействие физических нагрузок, связывая гидроксильные радикалы, природные антиоксиданты - токоферолы, витамин С, стероидные гормоны. Антиок сиданты регулируют состав и структуру липидных слоев мембран и тем самым могут влиять на активность липидозависимых ферментов, мембранных рецепторов, следовательно, могут использоваться как средство управления адаптационными реакциями здорового организма.
При изучении витаминного статуса К. А. Коровниковым с соавт. у спортсменок, подвер гавшихся воздействию больших тренировочных нагрузок, отмечена повышенная потребность в витаминах Bi, В2, РР, В6, аскорбиновой кислоте.
Для нормальной работы некоторых ферментов-антиоксидантов необходимы химиче ские активаторы ферментов - коэнзимы. Такими коэнзимами являются витамины (А, В, С, Е), микроэлементы (селен, медь, марганец, цинк). Так, предшественник витамина А -бета-каротин способствует защите наиболее ранимых клеток иммунной системы. Достаточное количество витамина С предупреждает превращение нитритов в нитрозамины в кишечнике (канцеро генные факторы) и разрушение ферментов свободными радикалами. Его всасывание в кишеч нике обеспечивает витамин Р.
Витамин Е предохраняет от свободнорадикального окисления липиды клеточных мембран, останавливая цепную реакцию окисления, спровоцированную свободными радика лами. При недостатке в организме селена и цинка эффект воздействия витамина Е значи тельно снижается.
Магний является физиологическим антагонистом кальция, активизирует более 300 фер ментов, участвующих в обмене и восстановлении снашивающихся при мышечной работе клеток.
Снижению тревожности, сохранению устойчивой работоспособности способствуют опиатные гормоны, производные бета-липотропина (энкефалины, эндорфины).
Эффективным средством восстановления сократительной способности скелетных мышц после скоростно-силовых и статических силовых нагрузок являются физиотерапев тические процедуры (парафиновые и озокеритовые аппликации, местные тепловые ванны). Средства электростимуляции утомленных мышц: токи сверхвысокой частоты, синусоидально-моделированные токи, а также электросон - способствуют не только восстановлению физиче ской работоспособности, но и достижению психического комфорта после неудачных высту плений в соревнованиях, конфликтах с тренером, ближайшим окружением.
Для наиболее эффективного восстановления после интенсивных тренировочных нагрузок должна быть разработана программа полноценного питания, в нашем случае - специально для атлетов. Она должна основываться на учете нагрузок, начинаться с анализа тренировочных режимов и определения оптимального соответствия между каждым тренировочным режимом и требуемым для него суточным рационом питания с обязательным включением необходимых пищевых субстратов.
Ни для кого не секрет, что прогресс в спорте давно перестал быть уделом только тренирующегося спортсмена. Сейчас это результат усилий тренеров, физиологов, специа листов по спортивной медицине, фармакологии. И средству восстановления спортсменов следует уделять не меньше внимания, чем тренировочному процессу. Только разработанные
166
Физиологическая характеристика силовых видов спорта
совместными усилиями всех специалистов средства восстановления спортсменов будут давать необходимый эффект.
|
|
|
