Митохондрии или доставка кислорода: сравнение ограничений у разных людей

Продолжаем небольшой цикл работ по теме физиологических ограничений выносливости. Посмотрели работу, где, как утверждается, у тренированных людей выносливость ограничивает доставка кислорода. Была также работа, где лимитирующие факторы менялись в процессе тренировки. Сегодня же посмотрим материал, где оценивается соотношение доставки и потребления кислорода у двух групп испытуемых с разной физической подготовкой.

Осваиваем ИИ :))

Идея исследования

Изучить соответствие доставки и потребления кислорода у тренированных и нетренированных испытуемых.

Испытуемые и дизайн

В исследовании приняли участие 10 молодых здоровых мужчин без специальной физической подготовки и 10 молодых здоровых мужчин, тренированных на выносливость (рис. 1).

Рисунок 1. Данные по двум группам испытуемых.

Что измеряли

• Максимальную мощность работы (удерживаемую в течение 1 минуты) на велоэргометре и при разгибании колена одной ногой;
• Потребление кислорода мышцами при разгибании колена одной ногой с нагрузкой 25%, 50%, 75%, 90% и 100% от максимальной мощности;
• Кровоток в бедренной артерии оценивали с помощью допплерографии;
• Содержание кислорода в артериальной и венозной крови оценивали с помощью анализатора газов по крови, взятой через катетеры, установленные в общую бедренную артерию и вену;
• Полученные пробы крови также анализировали на содержание гемоглобина, насыщение гемоглобина кислородом и парциальное давление кислорода;
• Также были получены образцы мышечной ткани из широкой мышцы бедра.

Результаты

Сердечнососудистые и метаболические реакции на разгибание колена

• Потребление кислорода во время разгибания колена увеличивалось вместе с повышением нагрузки за исключением изменения с 90% до 100% (рис. 2А);
• При разгибании колена тренированные достигли более высоких показателей потребления кислорода мышцами по сравнению с нетренированными (641±41 мл/мин против 858±55 мл/мин);

Рисунок 2. Изменение гемодинамических и метаболических показателей при тесте с разгибанием колена у двух групп испытуемых.

• Кровоток в бедренной артерии практически повторял кинетику потребления кислорода, за исключением нагрузки от 90% до 100% (рис. 2В);
• Кровоток при максимальной нагрузке был значительно больше у тренированных испытуемых (рис. 2В);
• Артериовенозная разница по кислороду (АВР-О2) не демонстрировала увеличения с каждым приростом нагрузки (рис. 2С);
• У нетренированных испытуемых экстракция кислорода не увеличивалась выше нагрузки 50% от макс;
• Тренированные испытуемые демонстрировали тенденцию к увеличению экстракции O2 при нагрузке выше 75% от макс;
• В конечном итоге АВР-О2 была значительно выше при максимальной нагрузке у тренированных по сравнению с нетренированными испытуемыми (17,5 и 15,9 мл/дл соответственно).

Поступление кислорода и потребность митохондрий в кислороде

• Образцы мышц, полученные у тренированных на выносливость испытуемых, показали значительно более высокий уровень митохондриального дыхания (MitоVO2max), чем у нетренированных людей (743±35 и 364±16 мл/кг/мин соответственно, рис. 3А);

Рисунок 3. Слева доставка кислорода, потребление кислорода мышцами и скорость митохондриального дыхания. Справа процент использования возможностей митохондрий при разгибании колена.

• У нетренированных испытуемых потребление О2 мышцами при разгибании колена (340±21 мл/кг/мин) существенно не отличалось от максимального дыхания митохондрий, тогда как максимальная доставка O2 во время этих упражнений (462±37 мл/кг/мин) превышала максимальное дыхание митохондрий (рис. 3А);
• Напротив, у тренированных испытуемых доставка О2 при разгибании колена (557±35 мл/кг/мин), а также и потребление кислорода (458±24 мл/кг/мин) были существенно ниже максимального митохондриального дыхания (рис. 3А);
• Если рассматривать в процентах от максимального дыхания митохондрий, то потребление кислорода у тренированных испытуемых достигало только 63±4% , тогда как у нетренированных уже 94±4% (рис. 3B);
• Увеличение максимального митохондриального дыхания было связано с пропорциональным увеличением потребления кислорода при разгибании колена среди нетренированных (r=0,69), но не у тренированных испытуемых (рис. 4А);
• Нетренированные испытуемые также продемонстрировали сильную положительную связь между максимальным дыханием митохондрий и максимальным потреблением кислорода организмом (рис. 4В);
• В свою очередь, в отличие от нетренированных, тренированные испытуемые не продемонстрировали никакой связи между этими показателями (рис. 4В).

Рисунок 4. Корреляции максимального митохондриального дыхания с потреблением кислорода мышцами при разгибании колена и организмом при велоэргометрии у двух групп испытуемых.

Выводы

• Исследование показывает, что потребление кислорода при разгибании колена ограничено возможностями дыхания митохондрий у нетренированных и поступлением кислорода у тренированных на выносливость испытуемых;
• Связь между митохондриальным дыханием и максимальным потреблением кислорода варьируется в зависимости от уровня физической подготовки.

Дополнительные комментарии:

• Сильные стороны работы - попытка решить фундаментальную физиологическую задачу, интересное сочетание методов исследования;
• По-прежнему остается не ясным какими будут ограничения при работе бОльшим количеством мышц - поищем такие работы;
• Ну, и как мы уже отмечали, нужны дополнительные исследования по поиску связи между полевыми тестами и такими сложными, часто инвазивными, методиками.

Получить доступ к неопубликованным лекциям, статьям и другим материалам, а также поддержать нашу работу можно на Boosty

Сейчас там опубликованы следующие материалы:

1. Конкурентный тренинг (лекция).

2. Весогонка в единоборствах (лекция).

3. Плиометрика в фитнесе (лекция).

4. Метаболические эффекты упражнений (доклад).

5. Зона жиросжигания - что мы о ней знаем (лекция).

6. Физиология аэробного и анаэробного порогов, МПК (лекция).

7. Все про Дроп-Сет (лекция).

8. Локальное жиросжигание (лекция).

9. Ишемический тренинг. Часть 1 и 2 (научный доклад).

10. Физподготовка в волейболе (три лекции).

11. Биоэнергетика спорта (обзорная лекция).

12. Классификация аэробных и анаэробных упражнений (лекция).

13. Статодинамика: 30 лет обсуждений Часть 1 (лекция).

14. Семинар «Физиология жиросжигания» (3 лекции по 3 часа).

15. Разное количество повторений. Обзор эффектов для массы, силы и выносливости (лекция).

16. Предпосылки для локального жиросжигания (доклад).

17. Концепция физподготовки на примере игрового вида спорта (лекция).

18. Теория и методика интервальной тренировки (лекция 2 часа).

19. Некоторые экспериментальные факты о физической подготовке боксера (доклад).

20. Дефицит калорий: диета или упражнение? (лекция).

21. Влияние физкультуры на здоровье. Новые научные данные (лекция).

22. Теория и методика силовой тренировки. (Лекция. Часть 1 и 2).

23. NEW! Физиология мышечной деятельности с акцентом на хоккей (Лекция, часть 1).

Дополнительные материалы по этой теме:

Факторы, ограничивающие выносливость, могут меняться в процессе тренировки

Причина утомления в тестах на выносливость

Восстановление креатинфосфата в мышцах после упражнения: влияние ограничения кровотока

Изменение физиологических параметров при длительной интенсивной работе

Источник: Gifford JR, Garten RS, Nelson AD, Trinity JD, Layec G, Witman MA, Weavil JC, Mangum T, Hart C, Etheredge C, Jessop J, Bledsoe A, Morgan DE, Wray DW, Rossman MJ, Richardson RS. Symmorphosis and skeletal muscle V̇O2 max : in vivo and in vitro measures reveal differing constraints in the exercise-trained and untrained human. J Physiol. 2016 Mar 15;594(6):1741-51.