Влияние физических нагрузок на организм спортсмена. Гормоны и физическая нагрузка.
Гормоны играют крайне важную роль в работе человеческого организма. Эти вещества стимулируют работу определенных клеток и систем организма. Гормоны производятся эндокринными железами и определенными тканями.
Из широкого спектра гормонов особую важность имеют анаболические и катаболические гормоны. Катаболизм – это процесс метаболического распада клеток и тканей, а также разложения сложных структур с выделением энергии в виде тепла или в виде аденозинтрифосфата. Катаболические процессы обеспечивают высвобождение большого количества энергии.
Анаболические процессы противоположны катаболическим. Под анаболическими процессами подразумевают процессы создания клеток и тканей, а также веществ, необходимых для работы организма. Течение регенеративных процессов и анаболизм мышечной ткани во многом зависят от уровня гормона роста, инсулина и тестостерона в плазме крови.
Физическая активность существенно повышает концентрацию множества гормонов в плазме крови и не только непосредственно в момент нагрузки. С начала выполнения упражнения (напр. около максимальной мощности), за первые 4-10 минут концентрация различных гормонов и продуктов метаболизма меняется самопроизвольно. Так с началом упражнения растет концентрация молочной кислоты в крови. А концентрация глюкозы начинает меняться обратно пропорционально концентрации молочной кислоты. При увеличении времени нагрузки в крови растет уровень соматотропина.
Другие исследования продемонстрировали, что у людей преклонного возраста (65-75 лет) после занятий на велотренажере уровень тестостерона увеличивался на 40%. Специалисты геронтологии полагают, что именно сохранение нормальной концентрации тестостерона обеспечивает бодрое, энергичное состояние в преклонные годы и, вероятно, увеличивает продолжительность жизни.
Секрецию гормонов и их попадание в кровь при физических упражнениях можно представить в виде каскада реакций. Физическое напряжение как стресс провоцирует выделение в структурах мозга либеринов, которые, в свою очередь, запускают производство тропинов гипофизом. Через кровь тропины проникают в эндокринные железы, где и осуществляется секреция гормонов.
Катаболизм обусловлен наличием в крови множества факторов, участвующих в высвобождении энергии. Один из этих факторов – кортизол. Этот гормон помогает при стрессах. Однако слишком высокий уровень кортизола нежелателен: начинается расщепление клеток мышц, нарушается доставка в них аминокислот. Совершенно ясно, что в таких условиях при попадании в организм протеинов они не смогут принять участие в анаболизме, а будут либо интенсивно выбрасываться с мочой, либо превращаться печенью в глюкозу. Еще одна отрицательная роль кортизола проявляется в его воздействии на сахаридный метаболизм в период отдыха после упражнения, когда спортсмен желает скорее восстановить силы. Кортизол ингибирует скопление гликогена в мышечной ткани. Увы, кортизол производится в человеческом организме во время тяжелых тренировок. Интенсивные тренировки, высокая физическая нагрузка – это всё стресс. Кортизол выполняет одну из главных ролей при стрессах.
Устранить катаболический эффект кортизола можно с применением анаболических стероидов. Но этот метод – крайне вреден для здоровья. Побочные явления столь опасны, что спортсмену следует найти другие эффективные анаболики, легальные и не вызывающие побочных эффектов. Получение организмом большого количества сахаридов в результате анаболической активности инсулина также благоприятствует быстрому восстановлению. Выяснилось, что и в данном случае эффект достигается ингибированием активности кортизола. Концентрация инсулина обратно пропорциональна концентрации кортизола в крови. Инсулин является полипептидным гормоном и необходим в объединении путей энергоснабжения. Анаболизм инсулина затрагивает мышечную, жировую ткань и печень. Инсулин стимулирует образование гликогена, алифатических кислот и протеинов. Также инсулин ускоряет гликолиз.
Сам механизм анаболизма инсулина состоит в ускорении попадания глюкозы и свободных аминокислот в клетки. Однако процессы образования гликогена, активируемые инсулином, провоцируют уменьшение концентрации глюкозы в крови (основной симптом гипогликемии). Инсулин замедляет катаболизм в организме, в т.ч. разложение гликогена и нейтрального жира. Ускорение анаболизма в организме, то, чего хотят большинство культуристов, возможно и без применения допинг-средств типа анаболических стероидов.
Одним из важнейших агентов, активирующих производство протеина, является прогормон – соматомедин С. Специалисты утверждают, что образование этого вещества стимулируется соматотропином и осуществляется в печени и мышечной ткани. Производство соматомедина С в определенной степени зависит от объёма аминокислот, получаемых организмом. Гормоны с анаболическим эффектом после физических упражнений выполняют еще одну задачу. В результате исследований было выяснено, что при физических нагрузках волокна мышц повреждаются. Под микроскопом на специально подготовленных образцах мышечной ткани можно увидеть частые надрывы и полные разрывы волокон мышц. Факторов столь деструктивного эффекта нагрузки несколько. Первые гипотезы специалистов были связаны с деструктивным эффектом катаболических гормонов. Позже также было обосновано деструктивное воздействие свободных окислителей.
Эндокринная система управляет всеми видами метаболизма и, в зависимости от ситуации, может активировать резервные силы организма. Она же контролирует восстановление после тяжелых физических упражнений. Причем реакции гормональных систем сильно отличаются в соответствии со степенью нагрузки (большой или умеренной мощности).
При нагрузке умеренной мощности и долгой тренировке увеличивается уровень гормона роста и кортизола, падает уровень инсулина и увеличивается уровень трииодтиронина.
Нагрузке большой мощности сопутствует увеличение концентрации гормона роста, кортизола, инсулина и Т3. Гормон роста и кортизол обуславливают развитие специальной работоспособности, и поэтому увеличение их концентрации во время разных тренировочных циклов сопровождается улучшением спортивных показателей спортсмена.
В результате многих исследований специалистов было выяснено, что у профессиональных бегунов на сверхдальние дистанции в спокойном состоянии обнаруживается низкая или нормальная концентрация гормона роста. Однако при марафоновском забеге уровень гормона роста в крови сильно увеличивается, что обеспечивает высокую работоспособность на продолжительный срок. Гормон роста (соматотропин) – гормон, отвечающий за анаболизм в организме (рост, развитие, увеличение веса тела и различных органов). В организме взрослого человека воздействие гормона роста на функции роста в большей степени теряется, а на анаболические функции (образование протеина, сахаридный и жировой обмены) остается. Это и является причиной запрета соматотропного гормона как допинга.
Другим немаловажным гормоном адаптации служит кортизол, который отвечает за сахаридный и протеиновый метаболизм. Кортизол контролирует работоспособность путем катаболического процесса, при котором печень снабжается гликогеном и кетогенными аминокислотами. Вместе с катаболическим процессом (остановка производства протеина в лимфоидной и соединительной тканях) осуществляется сохранение концентрации глюкозы в плазме крови спортсмена на достаточном уровне. Данный гормон также запрещен в качестве допинга. Инсулин управляет концентрацией глюкозы и ее перемещением через мембраны мышечных и других клеток. Уровень инсулина в норме – 5-20 мкед/мл. Нехватка инсулина снижает работоспособность вследствие уменьшения количества глюкозы, доставляемой в клетки.
Выделение инсулина стимулируется при упражнениях большой мощности, что обеспечивает высокую проницаемость клеточных мембран для глюкозы (стимулируется гликолиз). Работоспособность достигается благодаря сахаридному обмену. При умеренной мощности упражнений уровень инсулина падает, что приводит к переходу с сахаридного метаболизма на липидный, что столь востребовано при продолжительной физической активности, когда резервы гликогена частично израсходованы.
Тиреоидные гормоны тироксин и трииодтиронин управляют основным метаболизмом, расходом кислорода и окислительным фосфорилированием. Изменение уровня тиреоидных гормонов определяет предел работоспособности и выносливости человека (возникает дисбаланс между получением кислорода и фосфорилированием, замедляется окислительное фосфорилирование в митохондриях мышечных клеток, замедляется ресинтез аденозинтрифосфата). Обследования бегунов на сверхдальние дистанции продемонстрировали связь между работоспособностью и соотношением гормона роста и кортизола.
Обследование эндокринной системы определенного спортсмена позволяет определить его возможности и готовность выдержать физическую нагрузку с лучшими показателями. Другим существенным аспектом предсказания специальной работоспособности служит выявление способностей коры надпочечников производить кортизол в ответ на раздражение адренокортикотропным гормоном. Повышенное производство кортизола говорит о способности спортсмена работать в оптимальном режиме.
Спортивная работоспособность разных полов существенно зависит от тестостерона. Этот гормон обуславливает агрессию, темперамент и целеустремленность при исполнении задания. Гормональные средства (тестостерон и его вариации, анаболические стероиды, гормон роста, кортикотропин, гонадотропный гормон, эритропоэтин) искусственно увеличивают работоспособность человека, и поэтому считаются допингом и запрещены к употреблению в соревнованиях и на тренировках.
Зачастую употребление препаратов гормонов идет вразрез со здоровым образом жизни и в конечном счете может привести к тяжелым патологиям.
Статья подготовлена главным врачом ГУЗ «ОВФД»
Николаевой И.В.
Источник
Углеводы и физические упражнения
В. Н. Селуянов, В. А. Рыбаков, М. П. Шестаков
Глава 6. Питание в спортивной тренировке
6.1. Углеводы и физические упражнения
Важность углеводов для пластических процессов, строения мышц, была продемонстрирована учеными еще 50 лет назад. Christtensen, Hansen (1939), Krogh, Lindhard (1920) убедительно доказали, что для демонстрации высоких показателей выносливости необходимо придерживаться высокоуглеводной диеты, принимать углеводы в ходе длительных физических нагрузок. В дальнейшем стали проводиться исследования со взятием проб мышечной ткани (биопсией). Bergstrom, Hultman (1967), Hermansen et al. (1967) продемонстрировали роль запасов гликогена в мышечной ткани на работоспособность спортсменов.
Углеводороды содержат углерод, водород и кислород, в такой пропорции, что на один атом углерода приходится одна молекула воды (С–Н2О). Поэтому структурная формула глюкозы (моносахорозы) имеет вид С6Н12О6. Углеводороды делят на простые и сложные. Гликоген — сложный полисахарид, главный источник для образования глюкозы в организме человека. Гликоген содержится в печени, мышцах и других тканях. Если человек имеет массу 70 кг, то в его печени (1,8 кг) может содержаться а в мышцах (32 кг) гликогена.
Гликоген печени необходим для образования глюкозы как источника энергии для ЦНС (мозга), клеток крови, почек. Гликоген мышц может превращаться в глюкозу, но она не может прямо выходить в кровь и использоваться для работы других тканей. Однако, при выполнении упражнений с мощностью около АнП, образуется лактат, он может выходить в кровь, а затем превращаться в тканях в пируват и использоваться митохондриями как источник энергии.
Механизм использования углеводов при выполнении физических упражнений
Мышечный гликоген превращается сначала в глюкозо-1-фосфат под действием фосфорилазы, которая затем превращается в глюкозо-6-фосфат. Это вещество является общей точкой для начала гликолиза (Embden-Meyerhof пути метаболизма). Глюкозо-6-фосфат образуется или из гликогена мышцы, или из глюкозы крови. Гликолиз заканчивается образованием пирувата, который может попасть в митохондрию и в цикле Кребса (цикл лимонной кислоты) подвергнуться окислительному фосфорилированию. В том случае, когда митохондрий в мышечном волокне недостаточно, то избыточный пируват может превращаться в лактат.
5,05 Ккал энергии (21,1 КДж) при окислении углеводов.
При выполнении упражнений с максимальной или околомаксимальной интенсивностью , например, спринтерский бег, велоезда, многократный спринт, игра в футбол, хоккей, баскетбол, происходит разрушение фосфогенов (АТФ, КрФ) и использование их энергии для движения. В период восстановления ресинтез идет за счет гликолиза, поэтому в ГМВ идет накопление лактата и ионов Н. Накопление ионов водорода приводит к возникновению чувства утомления. Запасы углеводов — гликогена, при однократном повторении упражнения не могут вызвать утомления, но при многократных ускорениях, как это бывает в спортивных играх, может наступить утомление из-за нехватки гликогена в МВ. Предполагается, что при выполнении статических упражнений с усилием мышц от максимальной произвольной силы наблюдается окклюзия сосудов. Через мышцу кровь перестает проходить, поэтому должен развернуться анаэробный гликолиз с тратой запасов гликогена мышц. По мере увеличения объема выполненных упражнений могут возникнуть проблемы с исчерпанием запасов энергии — гликогена. При выполнении циклических упражнений с интенсивностью МПК (уровень АнП) наблюдается наибольший расход гликогена из промежуточных мышечных волокон, а ММВ (окислительные МВ) получают энергию в виде лактата, образующегося в активных гликолитических мышечных волокнах. Мышечный гликоген у велосипедистов преимущественно исчерпывается из четырехглавой мышцы бедра, у бегунов из икроножной и камбаловидной.
Важную регуляторную роль в транспорте глюкозы через мембрану мышечного волокна играют, саркоплазматический кальций, инсулин крови, концентрация глюкозы в крови и в клетке [Холоши, 1986]. При снижении концентрации глюкозы в крови начинает образовываться и выходить в кровь глюкоза образующаяся в ходе гликогенолиза.
Диета, включающая большое количество углеводов, повышает дыхательный коэффициент при выполнении упражнений с мощностью ниже уровня АнП. Увеличивается также продолжительность выполнения упражнения с заданной мощностью, по сравнению со случаем применения диеты с высокой концентрацией жира.
В горнолыжном спорте, при использовании в качестве тренировочных средств силовых и скоростно-силовых упражнений, а также собственно горнолыжные тренировки, главным источником энергообеспечения являются углеводы. Поэтому до тренировки (за 30 мин.), по ходу тренировки, каждые 20 мин., после тренировки необходимо потреблять легкоусваиваемые углеводы. За каждый прием В этом случае запасы гликогена мышц и печени не исчерпываются, тренировки могут выполняться ежедневно и по несколько раз в день.
Источник
Гликоген во время тренировки
Болезни обмена традиционно занимают лидирующие позиции у человека. Довольно часто нарушение происходит в обмене углеводов, которые осуществляют 60% суммарного энергообмена и используются организмом либо как прямой источник тепла, либо как энергетический резерв. Большинство субстрата окисляется, 1/4 трансформируется в жир, а из 2-5% образуется гликоген в печени и мышцах. При снижении поступления углеводов с пищей или истощении запасов гликогена организм переключается на жировой и белковый обмен. Незначительная гипогликемия сопровождается общей слабостью и быстрой утомляемостью, более выраженная приводит к появлению судорог, бреда, сопровождается вегетативными реакциями. Крайним проявлением является — гипогликемическая кома с развитием отека головного мозга и неврологическими нарушениями. При гипергликемических состояниях так же может возникнуть прекоматозное состояние или кома [1].
Согласно ВОЗ, среди нарушений углеводного обмена принято выделять: нарушение толерантности к глюкозе (НТГ), нарушение гликемии натощак (НГН) и сахарный диабет. Первые два нарушения входят в понятие преддиабета или ранних нарушений обмена углеводов. Несомненно, что наиболее тяжелым проявлением является сахарный диабет — эпидемия XXI века. Согласно данным популяционных исследований в 2000 году число больных СД во всем мире составляло 151 млн. человек (6-8% взрослого населения), в 2010 году — 221 млн., а по прогнозам к 2025 году их будет 300 млн. В 90% случаев это сахарный диабет 2 типа (СД2Т). В мире 314 млн. человек имеют «преддиабет», через 20 лет их число увеличится в 1,5 раза и составит около 500 млн. [2,4]. По мнению многих исследователей физические нагрузки необходимы больным диабетом. При СД 1 типа они укрепляют сердечно-сосудистую систему, улучшают качество жизни, способствуют социализации. Занятия спортом больных диабетом 2 типа снижают инсулинорезистентность, гиперхолестеринемию [7,5].
Утилизация углеводов при легкой или умеренной работе выполняемой длительно происходит в несколько этапов. Вначале одним из источников энергии для сокращения является гликоген, содержание его в мышцах составляет 1 — 2% от общей массы ткани. В первые 5–10 мин работы интенсивность гликогенолиза максимальна. Усиление кровотока в течение 10– 40 мин сопровождается повышением утилизации глюкозы в 7–40 раз пропорционально интенсивности выполняемой работы. Поглощение глюкозы достигает максимума на 90–180-й минуте, а затем снижается. Захват глюкозы разными органами из притекающей крови неодинаков: мозг задерживает 12% глюкозы, кишечник — 9%, мышцы — 7%, почки — 5%. Таким образом, при мышечной работе происходит повышение распада гликогена при одновременном увеличении потребления мышцами глюкозы.
При истощении запасов гликогена энергообеспечение тканей переключается на жировой и белковый обмены. Окисление жира требует много кислорода, его дефицит приводит к интоксикации за счет накопления кетоновх тел. Образование же энергии за счет белков ведет к потере пластического материала. Американские ученые П. Хочачка и Дж. Сомеро полагают, что при дефиците глюкозы в первую очередь в организме расходуются именно белки скелетных мышц [5].
Изменение концентрации глюкозы в крови во время работы тоже характеризуется фазностью. В начале обычно уровень глюкозы в крови возрастает. Но это, как правило, незначительная гипергликемия. При дальнейшей физической нагрузке — более 1,5 часа — часто наблюдается снижение концентрации глюкозы в крови, что обусловлено истощением запасов гликогена и в печени, и в мышцах. Длительная работа — более 2 часов без отдыха — приводит к выраженной гипогликемии и метаболическим сдвигам. Гипогликемия нарушает работу головного мозга, сердца и других органов и может повлечь за собой резкие нарушения деятельности всего организма [3].
Максимально полезна двигательная активность с повторяющимися ритмичными движениями, когда мышцы рук, ног, получают идентичные нагрузки (ходьба, бег, фитнес, танцы). Высокую степень важности приобретает систематичность проведения подобных занятий. Перерыв всего на несколько дней, способен в значительной степени сократить положительное влияние физических упражнений на организм. Кроме того, что оптимизируется метаболизм глюкозы, организм способен стать более восприимчив к инсулину [6]. Полезны разные тренировки, но физические нагрузки в форме танцев повышают эмоциональную и стрессовую устойчивость.
Цель работы — оценить уровень гликемии у девушек во время занятий танцами.
1. Изучить литературу по углеводному обмену при физической нагрузке.
2. Провести анкетирование и оценить уровень гликемии до и после танцевальной нагрузки.
Материалы и методы
В исследовании участвовали 24 девушки в возрасте от 17 до 19 лет. В группе проведено анкетирование, где учитывались следующие данные: длительность, регулярность, интенсивность занятий танцами, особенности питания (режим и рацион), образ жизни. Анализировались антропометрические данные, семейный анамнез, заболевания и наследственность, уровень АД. Перед исследованием все участницы подписали согласие на медицинское вмешательство и обработку персональных данных. В качестве физической нагрузки выбраны занятия танцами. Предусмотрено сочетание нагрузок разной силы и формы. Танцы имитирует движения обыденной жизни, превосходя их по интенсивности. Также танцы относится к виду спорта, который чаще предпочитают девушки (сочетание динамичных упражнений на выносливость и растяжку).
Измерение уровня глюкозы проводили с помощью глюкометра AccuCheck Performa Nano. Гликемию оценивали за 15-20 мин до занятия танцами. Длительность тренировки составляла два часа. После этого вновь измерили уровень глюкозы в крови. Все данные были занесены в таблицу.
Результаты исследования и их обсуждение
Все девушки занимаются танцами регулярно, нагрузки осуществляются 3 раза в неделю через день в вечернее время. Большая часть испытуемых тренируются длительно — более 2 лет танцами занимаются 85%. 16 девушек употребляли пищу более чем за 2 часа перед тренировкой, 8 человек — менее чем за 2 часа перед тренировкой. Большая часть испытуемых (67%) хорошо переносит тренировки. Остальные 33% часто ощущают слабость, головокружение, некоторые отмечают тремор. Предрасположенность к сахарному диабету имеют 2 человека.
После двух часовой физической нагрузки ожидаемое понижение уровня глюкозы наблюдалось у 16 человек (66,6%). Кроме того, уровень глюкозы не изменился у 3 девочек (12,5%) и повысился у 5 человек (20,8%). Уровень глюкозы снизился более чем на 2,0 ммоль/л у 1 человека, на 1,0-2,0 ммоль/л у 2 девушек, на 0,5-1,0 ммоль/л у 7 и менее 0,5 ммоль/л у 6 человек соответственно. Уровень глюкозы повысился более чем на 1,0 ммоль/л у 2 испытуемых, на 0,5-1 ммоль/л у 1 человека, менее, чем на 0,5 ммоль/л у 1 участника исследования. У 5 человек (24%) наблюдается повышение уровня глюкозы после тренировки, хотя отсутствует корреляция с последним приемом пищи и переносимостью физической нагрузки. У данных испытуемых необходимо продолжать исследование динамики уровня глюкозы в крови в течение некоторого времени в зависимости от разных факторов. Также мы рекомендовали этим испытуемым пройти ОГТГ, особенно лицам, входящим в группу риска по наследственным факторам.
Большинство результатов подтвердило целесообразность использования умеренных дозированных физических нагрузок вместе с традиционной терапией у лиц с преддиабетом для достижения оптимальной гликемии. Однако, принимая во внимание 5 случаев с гипергликемией после тренировок, необходимо заметить, что физическая нагрузка не является абсолютным фактором снижения уровня глюкозы в крови.
Физическая нагрузка может стать причиной понижения уровня глюкозы в крови, но перед тем, как рекомендовать пациентам с нарушением углеводного обмена любого типа физическую нагрузку, мы предлагаем проводить индивидуальный тест на реакцию на физическую нагрузку под контролем врача. Таким образом, мы рекомендуем умеренную регулярную физическую нагрузку в качестве мероприятий профилактики сахарного диабета, назначаемую только после проведения двойной пробы. Первая проба заключается в мониторинге уровня глюкозы к крови до и после физической нагрузки при условии голодания за 2-3 часа до тренировок, вторая проба проводится также, но с условием, что пациент поел за 30 мин до физической нагрузки. В качестве физической нагрузки могут использоваться танцевальные тренировки.
Источник