Закономерности биохимической перестройки мышц под влиянием тренировки

Еще Ж.Б.Ламарк, а позднее В.Гу и П.Ф.Лесгафт убедительно показали значение упражнений для развития органов, причем В.Гу высказал мысль о том, что в работающей ткани, благодаря трофическому раздражению процесс ассимиляции начинает усиливаться и преобладать над процессом диссимиляции, что и приводит к перестройке работающего органа.

В свете данных современной физиологии, это положение может быть понято таким образом, что деятельность органа, связанная с изменениями в обмене веществ, в свою очередь, служит раздражителем, который по механизму рефлекса вызывает дополнительное влияние нервной системы на работающий орган. Осуществляются эти трофические влияния как через вегетативные, так и через саматические нервы.

Так если мышцы лишить симпатической иннервации путем хирургического извлечения брюшной симпатической цепочки, то биохимические изменения, вызываемые тренировкой, будут в них выражены слабее, чем в мышцах с сохраненной симпатической иннервацией.

То же самое наблюдается и в мышце сердца после перегрузки идущих к нему веточек блуждающего нерва.

Если у животного зажать пинцетом один седалищный нерв, лишить его таким образом способности проводить нерв импульсы, а затем подвергнуть животное экспериментальной тренировки, то в мышцах конечности с сохраненной иннервацией будет постепенно увеличиваться содержание гликогена, а в мышцах денервированной конечности – не будет. Когда же в поврежденном нерве восстановится проводимость, содержание гликогена в иннервируемых им мышцах сразу повысится до того же уровня, что и в мышцах конечности с сохраненной иннервацией. Это показывает значение нервных влияний для биохимической перестройки мышц.

Что же касается непосредственного химизма биохимической перестройки мышц под влиянием тренировки, то в основе его лежит взаимозависимость процессов расходования и восстановления функциональных и энергетических потенциалов мышцы.

На основании данных, изложенных ранее, можно заключить, что одной из биохимических основ изменения организма под влиянием тренировки являются неизбежно наступающие при мышечной деятельности повышение активности ферментных систем и сверхвосстановление источников энергии, затрачиваемых во время работы. Так как и то и другое сохраняется в течение некоторого времени по окончании работы, последующая работа совершается в более выгодных биохимических условиях и, в свою очередь, приводит к дальнейшему повышению функционального уровня. Это подтверждается исследованиями химизма мышц при повторной работе, выполняемой в фазе сверхвосстановления после предыдущей работы. После такой повторной работы содержание гликогена и креатинфосфата, а так же активность ферментов оказываются существенно выше, чем после работы, которой предшествовал длительный период относительного покоя.

Явления сверхвосстановления распространяются не только на источники энергии, но и на мышечные белки, которые в некоторой степени расходуются во время работы. Происходящие во время отдыха ресинтез мышечных белков и синтез их из продуктов расщепления резервных белков печени, приносимых к мышцам кровью, лежат в основе наступающего под влиянием тренировки увеличения белковой массы мышц, т.е. их рабочей гипертрофии.

Видимо, такой же механизм лежит в основе увеличения содержания некоторых ферментов. Исследованиями белковых фракций мышц было установлено, что при интенсивной мышечной деятельности уменьшается содержание фракций, включающих фосфорилазу и некоторые ферменты гликолиза. В периоде же отдыха количество этих белковых фракций увеличивается, превышая исходный уровень. Возрастает при этом активность ферментов гликолиза и синтеза гликогена.

Кроме этого, в мышцах происходит и ряд других биохимических изменений, многие из которых не удается обнаружить после однократной работы, но которые четко выявляются при более или менее длительном систематическом упражнении. В мышцах повышается содержание миоглобина – запасного резерва кислорода, а так же содержание ряда органических веществ и минеральных элементов, являющихся компонентами субклеточных структур (липоиды), либо служащих активаторами (кислота, карнозин, анзерин, минеральные элементы), либо материалами для построения богатых энергией фосфорных соединений (креатин), либо соединениями, обеспечивающими повышение буферных свойств организма (минеральные элементы).

Пути повышения содержания этих веществ в мышцах могут быть различны:

  • Во-первых, это описанная выше суперкомпенсация содержания веществ, расходуемых при мышечной деятельности, но имеющая незначительную (в пределах аналитической ошибки) величину после одноразовой работы и обнаруживаемая лишь после суммирования эффекта многократных упражнений (увеличение содержания липоидов).
  • Во-вторых, возможна повышенная задержка тканями веществ, поступающих с пищей, перераспределение их между органами или уменьшением выделения их организмом. Это относится прежде всего к минеральным ионам.
  • Наконец, причиной увеличения содержания ферментов может быть субстратная индукция их синтеза: повышенное образование того или иного метаболита при мышечной деятельности, превосходящее «пропускную способность» той или иной ферментной системы, стимулирует синтез соответствующего фермента.

Таким образом, тренирующий эффект, оказываемый физическими упражнениями может сказываться непосредственно после его выполнения (срочный тренирующий эффект) проявляться в последующие дни (отставленный эффект) или быть следствием биохимических изменений, постепенно накапливающихся в процессе тренировки (кумулятивный эффект).

Резюмируя сказанное, следует подчеркнуть, что в мышце в результате работы происходят биохимические изменения, которые вследствие присущих им закономерностей неизбежно влекут за собой повышение функционального уровня. При этом правильное понимание химизма действия упражнения на организм возможно лишь при рассмотрении работы и отдыха как единого процесса. Биохимическая перестройка, начавшаяся во время работы, заканчивается в периоде отдыха.