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
XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2021
ПЕРЕСТРОЙКА МЫШЦ ПОД ВЛИЯНИЕМ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
Мышечная ткань является активной частью двигательного процесса и обеспечивает многообразные движения в нашем туловище, перемещение тела в пространстве, а также фиксацию и поддержание вертикального положения частей тела.
Не менее важно что, с помощью мышц осуществляется механизмы дыхания, жевания, глотания, речи, мышцы влияют на положение и функцию внутренних органов, способствуют току крови и лимфы, участвуют в обмене веществ, в частности теплообмене.
Различают два вида мышечной ткани: гладкую и поперечнополосатую, которая разделяется на скелетную и сердечную мышечную ткань.
Гладкая мышечная ткань участвует в образовании стенки сосудов, внутренних органов, а также радужной оболочки глаза.
Поперечнополосатая скелетная мышечная ткань характерна для всех мышц скелета.
Поперечнополосатая сердечная мышечная ткань обеспечивает сокращение сердца и проведение нервных импульсов внутри сердца.
Процесс перестройки мышц под влиянием физической нагрузки получил название функциональной гипертрофии.
Выделяют два вида гипертрофий – саркоплазматическая и миофибриллярная.
Саркоплазматической гипертрофией является утолщение мышечных волокон за счет преимущественного увеличения объема саркомы происходящее за счет повышения содержания не сократительных белков и метаболических резервов мышечных волокон. Саркоплазматическая гипертрофия повышает способность к продолжительной работе, другими словами увеличивает выносливость.
Миофибриллярная гипертрофия происходит за счет увеличения числа и объема миофибрилл. Данная гипертрофия увеличивает силу мышцы.
Существует три вида упражнений: статические, динамические и с использованием максимальных отягощений. В статических упражнениях нагрузка обеспечивается непреодолимой силой сопротивления выбранных «тренажеров». Динамические упражнениязаключаются вфиксировании конечностей на определенный промежуток времени, благодаря чему достигается максимальное напряжение в мышцах. Такие упражнения выполняются с отягощением. Последний вид используется с максимальным весом нагрузки.
При тренировке статическими нагрузками происходит группировка миофибрилл и увеличение саркоплазмы, а при динамическом режиме тренировки происходит равномерное распределение миофибрилл и уменьшение саркоплазмы.
Самым важным отличием является то, что при выполнении статических упражнений необходимо фиксировать тело в определенной позиции и оставаться неподвижным некоторый промежуток времени, при динамических же упражнениях требуется совершать движения с полной амплитудой.
Мышечная работа является деятельностью всего организма в целом, перестройка происходит во всех органах и системах и в центральной нервной системе в первую очередь.
Статические упражнения, вызывают изменения корковых процессов. Характерным результатом статических упражнений является заторможенность ряда функций из-за возникновения в центральной нервной системе отрицательной индукции. А после прекращения статических упражнения, все заторможенные прежде функции осуществляются на более высоком уровне.
Во время статических упражнений, увеличивается свертываемость крови, повышается количество лейкоцитов, а также происходят другие изменения, которые свидетельствуют о повышенной мобилизации защитных свойств крови.
Основными изменениями в мышцах при статических тренировках являются: резкое увеличение объема и веса мышц, увеличивается поверхность прикрепления мышц на костях, а также увеличивается количество плотной соединительной ткани между мышечными пучками, что создает дополнительную опору.
При динамических тренировках происходит умеренное увеличение объема и веса мышц, умеренное увеличение количества плотной соединительной ткани.
Из этого можно сделать вывод, что наилучшим методом физической тренировки является сочетание статических и динамических упражнений, что способствует выработке силы, выносливости и координации движений.
В волокнах скелетных мышц при физической нагрузки могут происходить определенные изменения:
Перемена способности к образованию АТФ в результате увеличения или снижения количества ферментов в различных путях образования энергии.
Изменение диаметра мышечных волокон в результате образования или утраты миофибрилл.
Низкая по интенсивности и продолжительная по времени физическая нагрузка увеличивает число митохондрий и их ферментов в медленных и быстрых мышечных волокнах, также возрастает активность ферментов антиоксидантной защиты. Перечисленные изменения приводят в увеличению выносливости. При этом диаметр волокна может, уменьшится, что приводит к уменьшению силы мышц в результате физической нагрузки на выносливость.
Выносливость главным образом зависит от количества гликогена, который накапливается в мышцах до физической нагрузки. При высоком уровне физической нагрузки из гликогена производится больше АТФ на 1 моль кислорода, чем при сжигании жирных кислот.
Стоит учитывать, что вокруг волокон увеличивается число капилляров. Также физические нагрузки на выносливость улучшают доставку кислорода и энергетических молекул к мышцам.
При кратковременных тренировках высокой интенсивности увеличивается диаметр мышечных волокон из-за увеличения синтеза актина и нитей миозина для образования большего количества миофибрилл. Также увеличивается активность гликолитических ферментов.
Поскольку типы физической нагрузки различны и приводят к совершенно разным изменениям в мышцах необходимо выбирать тип физической нагрузки тот, который будет, совместим со спецификой тренировок, которой человек хочет заниматься в конечном итоге. Если прекратить регулярные тренировки, мышца медленно вернется к состоянию, в котором она была до начала тренировок, или даже ниже.
Не стоит забывать, что после предельных физических нагрузок должен быть период отдыха, достаточный для восстановительных процессов в мышцах, иначе в организме развивается хроническое переутомление или перетренированность.
Морфологические изменения при хроническом переутомлении происходят по двум направлениям:
с одной стороны, наблюдается распад мышечных волокон;
с другой — продолжает развиваться рабочая гипертрофия мышечной ткани.
В результате распада мышечных волокон двигательные бляшки уменьшаются в объёме, как бы сжимаются, за счет чего уменьшаются контактирующие поверхности мышечных и нервных волокон. Поступление нервных импульсов в мышцу понижается, следовательно, ухудшаются и функциональные свойства мышц. Капиллярная сеть в мышцах суживается. В мышечных волокнах уменьшается их продольная и поперечная исчерченность, отдельные волокна подвергаются дистрофии, в некоторых из них появляются вздутия и сужения. Под микроскопом можно иногда наблюдать и фрагментацию мышечных волокон. На месте распавшихся мышечных волокон образуется соединительная ткань.
Таким образом, можно прийти к выводу, что под влиянием физических нагрузок в мышцах происходит сложная структурная перестройка, в основе которой лежит гипертрофия мышечной ткани.
Аршавский, И.А. Физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития : основы негэнтропийной теории онтогенеза: [монография]. – М.: Наука, 1982. – 270 с.
Глухих, Ю.Н. Основы динамической морфологии / Ю.Н. Глухих, Г.Н. Серебряков. – Омск: СибГАФК, 1998. – 100 с.
Никитюк, Б.А. Анатомия человека (с основами динамической и спортивной морфологии) / Б.А.Никитюк, М.Ф. Иваницкий, А.А. Гладышева. – 7-е изд. – М.: Олимпия, 2008. – 624с.
Физиология мышечной деятельности / Под редакцией Я.М. Коца. – М.: Физкультура и спорт, 1982. – 448с.
Источник