Мышечный метаболизм во время спринтерских ускорений

Информация больше для профессионалов или для тех, кому любопытно какие изменения происходят в мышечных волокнах при интенсивной нагрузке. Эту тему проходят на специализированных тренерских курсах и сегодняшние цифры ее немного дополнят. Будет полезно для наших студентов.

Идея исследования

Изучить метаболические изменения в мышцах при выполнении двух максимальных спринтерских ускорений.

В исследовании проверяются следующие гипотезы:

• во время второго спринта увеличение вклада аэробного механизма энергообеспечения частично компенсирует снижение анаэробного вклада;
• креатинфосфат (КрФ) полностью используется в течение первых 10 секунд второго спринта и что мощность в начале второго спринта связана с ресинтезом КрФ после первого спринта;
• восстановление мощности во втором спринте связано с показателем максимального потребления кислорода (МПК) и выносливостью.

Испытуемые и дизайн

• 8 мужчин (спортсмены-любители, 24±2 года, 177±7 см и 79±10 кг) приняли участие в исследовании;
• Испытуемые выполняли 2 максимальных спринта на велоэргометре с отдыхом 4 минуты между ними (рис. 1);
• Первый спринт всегда длился 30 секунд, второй - 10 и 30 секунд (в разные дни), чтобы получить две точки для отслеживания изменения мышечных метаболитов (рис. 1).

Рисунок 1. Общая схема эксперимента: два спринта (30 + 10 с или 30 + 30 с) с отдыхом между ними 4 мин.

Что измеряли

• МПК и максимальную мощность на велоэргометре до экспериментальных спринтов;
• Лактатный порог (4 ммоль) на велоэргометре также до спринтов;
• Для каждого экспериментального спринта измерялись следующие индексы: пиковая мощность (PPO), скорость вращения педалей, при которой достигалась пиковая мощность (Spppo), максимальная скорость вращения педалей (Spmax), средняя мощность за первые 10 с (MPO10), последние 20 с (MPOL20) и весь спринт (MPО30), и степень снижение от пиковой до конечной мощности (индекс утомления);
• Образцы мышечной ткани брали для анализа в покое, сразу после первого спринта, через 3,8±0,01 мин восстановления, сразу после второго 10- или 30-секундного спринта.

Результаты

Эргометрические изменения

• Профили мощности 1 и 2 30-секундных спринтов показаны на рисунке 2;
• В обоих спринтах пиковая мощность достигалась через 2 с(!) после старта, тогда как максимальные обороты достигались через 3,9±0,2 с для спринта 1 и через 4±0,3 с для спринта 2;

Рисунок 2. Изменение мощности работы при выполнении спринтов.

• Ни один из показателей мощности не вернулся к значениям спринта 1 после 4 минут восстановления;
• У испытуемых с более высоким показателем максимальной мощности спринта 1 наблюдался более высокий индекс усталости (r = 0,87) и более низкая выносливость, выраженная уровнем анаэробного порога в % от МПК (r = -0,89);
• Были обнаружены отрицательные корреляции (r = от -0,77 до -0,81) между пиковой мощностью спринта 1 и восстановлением мощности и скоростью вращения педалей во время спринта 2;
• Восстановление показателей мощности и скорости вращения педалей во время спринта 2 коррелировало с уровнем анаэробного порога 4 ммоль/л лактата (r = 0,75-0,94).

Метаболические изменения

• Концентрации мышечных метаболитов в покое, после спринта 1, за 12±0,6 с до спринта 2 и после 10- или 30-секундного спринта 2 показаны на рисунке 3;
• Скорость гликогенолиза и гликолиза во время спринта 2 снизилась на 56% и 45% соответственно по сравнению со спринтом 1;

Рисунок 3. Изменения мышечных метаболитов после двух спринтов.

• Содержание КрФ в мышцах через 6,6 секунд после спринта 1 составило 16,9±1,4% от значения покоя, а через 3,8 минуты восстановления КрФ ресинтезировался до 78,7±3,3% также от значения покоя (рис. 4);
• В течение первых 10 секунд спринта 2 содержание КрФ быстро снизилось до уровня после спринта 1, после чего значительного снижения не наблюдалось;
• У испытуемых с самыми высокими значениями средней и пиковой мощности в спринте 1 наблюдался самый медленный ресинтез КрФ;

Рисунок 4. Изменение креатинфосфата и показателя рН.

• % ресинтеза КрФ коррелировал с анаэробным порогом на уровне 4 ммоль/л лактата крови (рис. 5);
• Также были обнаружены высокие корреляции между % ресинтеза КрФ и % восстановления мощности и средней скоростью педалирования в течение первых 10 секунд спринта 2 (r = -0,84 и r = 0,91);
• Сразу после спринта 1 наблюдалось снижение АТФ на -27%, но дальнейших изменений после восстановления или во время спринта 2 не наблюдалось (рис. 3);

Рисунок 5. Ресинтез КрФ и анаэробный порог, определяемый по 4 ммоль/л лактата в процентах от МПК.

• Содержание лактата в мышцах увеличилось до 108±4,5 ммоль/кг сухой мышечной ткани сразу после спринта 1 и 67±3% от этого количества оставалось в мышцах через 3,8 мин после восстановления;
• Показатель pH мышц снизился до 6,69±0,02 сразу после спринта 1 и лишь незначительно увеличился до 6,8±0,03 во время восстановления;
• Во время спринта 2 показатель pH мышц был ниже по сравнению со значением после восстановления как через 10, так и через 30 с (6,69±0,03 через 10 с и 6,61±0,03 через 30 с). Не было обнаружено никакой связи между показателем pH мышц до спринта 2 и % ресинтеза КрФ или восстановлением мощности (рис. 4);
• Анаэробный оборот АТФ снизился на 41% от спринта 1 к спринту 2 и это снижение было более чем в два раза выше, чем снижение средней мощности спринта 2 - 18% (рис. 6);

Рисунок 6. Снижение анаэробного оборота АТФ во время спринта 2.

• Вклад аэробного метаболизма увеличился во время спринта 2, о чем свидетельствует увеличение скорости потребления кислорода с 2,68±0,1 л/мин (61±2% МПК) во время спринта 1 до 3,17±0,13 л/мин (72±3% МПК) во время спринта 2.

Выводы

1. Отмечено снижение анаэробного оборота АТФ на 41% в спринте 2 - главным образом в результате снижения гликолиза на 45%. Однако средняя мощность спринта 2 была всего на 18% ниже.
2. Несоответствие между анаэробным оборотом энергии и мощностью работы в спринте 2 частично объяснялось увеличением вклада аэробного метаболизма.
3. Креатинфосфат был почти полностью исчерпан в течение первых 10 секунд спринта 2 и оставался неизменным до конца нагрузки.
4. Была обнаружена взаимосвязь между мощностью в первые 10 секунд спринта 2 и ресинтезом креатинфосфата, а также между восстановлением мощности и выносливостью, которую оценивали по порогу лактата в % от МПК.

Дополнительные комментарии

Способность выполнять повторные спринты очень важна во многих видах спорта и эта работа проливает свет на метаболические изменения при этой деятельности.

Интересно, и это уже где-то было на этом канале, что биоэнергетика первого и последующих спринтов может отличаться.

Получены интересные цифры по расходу и восстановлению креатинфосфата, а также по динамике закисления.

Показана интересная связь аэробных способностей со скоростью восстановления креатинфосфата. То есть в качестве гипотезы - работай над выносливостью и повторные спринты вырастут автоматически. Кстати, в этой логике работа тоже у нас на канале уже была:

В общем, данный эксперимент однозначно в копилку - шикарный справочный материал.

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. Физиология мышечной деятельности с акцентом на хоккей (3 лекции).

24. NEW! Физиология мышечной деятельности с акцентом на групповые программы (Все 3 части).

Дополнительные материалы по этой теме:

Изменение работоспособности после интервальных тренировок

Причина утомления в тестах на выносливость

Восстановление креатинфосфата в мышцах после упражнения: влияние ограничения кровотока

Креатинфосфат или закисление - что ограничивает работу в повторных спринтах?

Источник: Bogdanis GC, Nevill ME, Boobis LH, Lakomy HK. Contribution of phosphocreatine and aerobic metabolism to energy supply during repeated sprint exercise. J Appl Physiol (1985). 1996 Mar;80(3):876-84.