Здравствуйте, сегодня мы с вами наиболее подробно разберем механизм мышечной усталости.
Начнем с определения термина «усталость» - это временное понижение работоспособности. Важно понимать, что в теле человека находится достаточно большое количество мышц, и выполняют они разные функции соответственно. Есть много классификаций мышц, но для нашей с вами темы более подойдет физиологическая классификация.
Скелетная мускулатура человека и позвоночных животных состоит из мышечных волокон нескольких типов, отличающихся друг от друга структурно-функциональными характеристиками. В настоящее время выделяют четыре основных типа мышечных волокон:
1. Медленные фазические волокна окислительного типа
2. Быстрые фазические волокна окислительного типа
3. Быстрые фазические с гликолитические волокна
4. Тонические волокна
Из данной классификации мы понимаем, что время «уставания» неодинаково для разных групп мышц, поэтому при изолированной тренировке определенной группы важно учитывать преобладающий тип волокон в ней.
Переходим же к наиболее общему принципу мышечной усталости.
Как мы уже знаем, для любой мышечной работы необходима энергия. Главным источником этой энергии является АТФ (аденозинтрифосфат). Откуда же берется этот АТФ и как он заставляет мышцу сокращаться? Для ответа на данный вопрос мы немного углубимся в биохимию и физиологию.
Главным источником энергии для организма является расщепление углеводов. В основном ГЛЮКОЗЫ.
Распад ГЛЮКОЗЫ называется – гликолиз. Именно в процессе гликолиза и синтезируется наш АТФ.
Существует 2 типа гликолиза – аэробный и анаэробный.
На данной схеме наглядно видно как в каскаде реакций гликолиза синтезируется АТФ. Важно понимать, что первый этап на схеме это и есть анаэробный гликолиз. В анаэробных условиях гликолиз протекает в тканях без потребления кислорода и является основным процессом, поставляющим АТФ, так как окислительное фосфорилирование в этих условиях не функционирует. Анаэробный гликолиз происходит во всех тканях, функционирующих в условиях гипоксии, прежде всего в скелетных мышцах.
Итак, АТФ мы получили, но продукт реакции пируват остался, его наличие ингибирует пути синтеза АТФ, поэтому основная часть пирувата переходит в молочную кислоту, а небольшая часть идет в митохондрии, где вступает уже в аэробный гликолиз.
Теперь немного поясню более простым языком. В мышцах глюкоза запасается в виде гликогена; при интенсивной мышечной работе происходит мобилизация гликогена (то есть он превращается обратно в глюкозу), глюкоза окисляется и дает тот самый АТФ.
Также упомяну еще один путь синтеза АТФ.
Креатинфосфатный путь. Он проявляет свою активность первые 15 секунд мышечной работы и поддерживает количество АТФ в этот период. Креатинфосфат связывается с АДФ и дает молекулу АТФ и молекулу креатина. Этот путь является самым мощным, поскольку производит наибольшее количество АТФ в единицу времени, жаль, что столь краток.
Итак. Подведем первый небольшой итог. Собственного запаса АТФ мышце хватит лишь 1-2 секунду работы, поэтому для нормального функционирования включаются пути ресинтеза.
1. Креатинфосфатный путь (15 сек)
2. Анаэробный гликолиз (1-2 мин)
3. Аэробный гликолиз (основной источник, начиная с 5 минуты)
Действие АТФ на мышцы.
Сильно останавливаться на этом не буду, просто скажу, что без АТФ невозможно скольжение актиновых и миозиновых протофибрил друг относительно друга, что собственно и есть мышечное сокращение.
Переходим непосредственно к «усталости».
Если длительно раздражать ритмическими электрическими стимулами изолированную мышцу, к которой подвешен небольшой груз, то амплитуда ее сокращений постепенно убывает, пока не сойдет до нуля. Регистрируется кривая утомления. Наряду с изменением амплитуды сокращений при утомлении нарастает латентный период сокращения, удлиняется период расслабления мышцы и увеличивается порог раздражения, т.е. понижается возбудимость. Все эти изменения возникают не сразу после начала работы, существует некоторый период, в течение которого наблюдается увеличение амплитуды сокращений и небольшое повышение возбудимости мышцы. При этом она становится легко растяжимой. В таких случаях говорят, что мышца "врабатывается", т.е. приспосабливается к работе в заданном ритме и силе раздражения. После периода врабатываемости наступает период устойчивой работоспособности. При дальнейшем длительном раздражении наступает утомление мышечных волокон.
Понижение работоспособности изолированной из организма мышцы при ее длительном раздражении обусловлено двумя основными причинами. Первой из них является то, что во время сокращений в мышце накапливаются продукты обмена веществ. Вот тут как раз мы и пожинаем плоды синтеза нашего дорогого АТФ. Дело в том, что продукты распада глюкозы и креатинфосфата начинают диффундировать в околоклеточное пространство, чем угнетают способность мембраны генерировать потенциал действия (то есть сигнал от нерва к мышце частично перестает проводиться). Примером является метаболит - фосфорная кислота, она связывает ионы кальция в околоклеточном пространстве, не давая им входить в клетку, и как следствие кальций не может связывать кальмодулин, сокращение мышцы не происходит.
Мнение, что молочная кислота "понижает pH" мышц сильно устарело. Если мы посмотрим на реакцию превращения пирувата в лактат, то мы увидим, что для формирования лактата нужно 2 иона водорода (Н+), один из них отщепляется от восстановленного НАД, а другой захватывается прямо из цитоплазмы. Таким образом, синтез лактата не способствует закислению среды, а наоборот препятствует.
Другой причиной развития утомления изолированной мышцы является постепенное истощение в ней энергетических запасов. При длительной работе резко уменьшается содержание в мышце гликогена, вследствие чего нарушаются процессы ресинтеза АТФ. Глюкоза не поступает, креатинфосфат давно кончился, откуда брать энергию? Ответ – глюконеогенез, но это в следующей статье).
Немного о восстановлении.
Активный отдых - это отдых, организуемый посредством переключения на деятельность, отличающуюся от той, которая вызывала утомление, и способствующую восстановлению работоспособности. Упражнения для активного отдыха следует подбирать так, чтобы они обеспечивали переключение деятельности на мышечные группы, не участвовавшие или мало участвовавшие в основной работе. Активный отдых подразумевает собой увлечение различными видами физической активности, будь то игровые виды спорта, плавание или просто бег трусцой в ближайшем парке или сквере. Сущность активного отдыха заключается в увеличении двигательной активности человека, что позволяет обеспечивать нормальные физиологические процессы в организме и поддерживать тонус мускулатуры. В результате двигательной активности все системы органов человека поддерживают свою работоспособность, что является залогом хорошего самочувствия и бодрого настроения.