БИОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СПОРТА

Все знают о пользе спорта для организма. Во время физических нагрузок усиливается работа мышцы. При этом происходит изменение обмена веществ, что отражается на самочувствии. Занятия спортом позволяют избавиться от лишнего веса, иметь красивое тело и хорошее здоровье и настроение. Однако, немногим известно, что же происходит в организме во время занятий спортом и как это отражается на различных видах обмена? В данной статье будут рассмотрены механизмы регуляции физической деятельности и основы биохимии мышечного сокращения.

Итак, в первую очередь во время занятий спортом происходит усиление гормональной активности. В нетренированном организме при физических нагрузках возникает стресс. Главным гормоном стресса является адреналин. Он вырабатывается при активации симпатической нервной системы или под действием адренокортикотропного гормона из мозгового вещества надпочечников. Он относится к катехоламинам, предшественником которых является дофамин. Адреналин воздействует на альфа- и бета – адренорецепторы, расположенные почти во всех органах. Активируя их, адреналин оказывает эффекты на сосуды мышц и сердца, за счет сокращения гладкой мускулатуры происходит их расширение, на сердце, увеличивая частоту сердечных сокращений, в результате повышается артериальное давление и приток крови к рабочим органам. Так же адреналин влияет на метаболизм. Он активирует липолиз через бета-2-адренорецепторы, за счет чего происходит распад жировой ткани и соответственно уменьшение массы тела. Увеличивается концентрация глюкозы в крови, что вызвано активацией гликогенолиза и блокадой инсулиновых рецепторов. Таким образом, гипергликемия предназначена для увеличения энергетического потенциала и быстрого обеспечения организма энергией. Больше всего энергии расходуют работающие мышцы, сердце и головной мозг. [5]

Итак, усиление выработки адреналина обусловлено в первую очередь повышением потребности мышц, сердца и мозга во время физической работы. Увеличение частоты сердечных сокращений способствует лучшему кровоснабжению жизненно важных органов, а мобилизовавшаяся из депо глюкоза - обеспечению энергетических потребностей.  [2]

На белковый обмен при физических нагрузках влияет соматотропный гормон(СТГ). Он вырабатывается передней доле гипофиза под действием соматолиберина гипоталамуса. Как и в случае с адреналином, увеличение синтеза может активировать стресс, связанный с физическими нагрузками. Кроме того, во время занятий спортом после гипергликемии из-за действия адреналина наступает истощение запасов глюкозы. Таким образом, гипогликемия также может спровоцировать увеличение синтеза соматотропного гормона. Секреция СТГ снижается с возрастом. Механизм действия заключается в специфическом воздействии на тирозиновый рецептор, расположенный на органах-мишенях. К ним относятся костная, жировая, мышечная и хрящевая ткань. При этом, в клетке, на которую подействовал рецептор, активируется аденилатциклаза, происходит накопление цАМФ и фосфорилирование ферментов протеинкиназ. Протеинкиназа связываются с кальциевыми каналами на мембране и увеличивает ток ионов кальция в клетку. Затем кальций связывается с регуляторным белком миофибрилл тропонином C, открываются активные центра для миозина на актине и происходит мышечное сокращение. Так вызывается увеличение силы сокращения мышц под действием соматотропина. Кроме того, в клетках активируется синтез белка, за счет повышения транспорта аминокислот в ткани и печень, активации трансляции и увеличения синтеза РНК. Развивается положительный азотистый баланс, при котором количество поступившего белка в организм больше, чем количество выделившегося. Еще один эффект СТГ связан с изменением углеводного и липидного обмена. Он подавляет использование глюкозы периферическими тканями, в результате чего активируется липолиз, и накопление в крови жирных кислот, которые становятся главным источником энергии. При гипогликемии он активирует глюконеогенез и гликогенолиз в печени, увеличивая концентрацию глюкозы в крови, которая является источником энергии для мозга. [4]

Соматотропин, действуя на витамин Д, активирует его, стимулирует гидроксилирование, в результате чего развивается положительный ионный баланс для калия, магния, кальция, натрия, хлора и других ионов, которые участвуют в формировании электрохимического потенциала, необходимого для сокращения и многих других процессов. [1]

Таким образом, соматотропный гормон влияет на адаптацию организма во время физических нагрузок. Он усиливает процессы анаболизма, что сопровождается увеличением мышечной массы, а также уменьшает объем жировой ткани в время занятий спортом.

Итак, в процессе занятий спортом основную работу выполняют мышцы, регулируемые теми или иными гормонами. В общем, мышечную деятельность можно описывать следующей схемой. Сокращение мышц, как уже было сказано, связано с движением актина и миозина относительно друг друга. Это вызвано нервным импульсом, который приходит по нервным окончаниям. Для работы мышц необходим субстраты, чаще всего это АТФ и креатинфосфат(КФ), получаемые в процессе окисления глюкозы и жирных кислот. Кроме того, мышечное волокно нуждается в отдыхе и восстановлении запасов энергии. Происходит двухэтапный ресинтез АТФ, происходящий в анаэробных условиях. В первую, креатинкиназную, фазу происходит трансфосфорилирование АДФ и креатинфосфата, под действием фермента креатинкиназы. Во вторую фазу, называемую гликолитической, происходит анаэробный гликогенолиз с образованием пирувата и лактата. После этого так же происходит выделение энергии для восстановления АТФ. Обе фазы включаются в метаболизм последовательно и сменяют друг друга во время работы мышц. В зависимости от того, какой субстрат будет использован так же зависит силы и продолжительность работы мышц.  При этом запасы АТФ и КФ истощаются в первые 10 секунд интенсивной работы, что заставляет организм идти по пути анаэробного и аэробного гликолиза. При этом недостаток анаэробного пути состоит в том, что конечным продуктом является молочная кислота, кристаллы которой, накапливаясь в мышцах, вызывают неприятные ощущения. При этом пути выход энергии равен 52 ккал/моль или 2 АТФ, что значительно меньше, чем при аэробном окислении (686 ккал/моль, 36 АТФ). Это связано с тем, что окисление происходит благодаря работе цикла Кребса в присутствии кислорода. [3]

Таким образом, мышечное сокращение происходит с использованием энергетических субстратов, имеющихся в организме. При их израсходовании, они образуются в процессе гликолиза глюкозы, образовавшейся в результате гликогенолиза и глюконеогенза. Так же, чтоб была возможность поддерживать концентрацию питательных веществ на необходимом уровне, должно быть соответствующие спортивное питание, адекватное физическим нагрузкам.

Так какое же влияние спорт оказывает на организм?

Во - первых, он укрепляет опорно-двигательный аппарат увеличивая мышечную массу, укрепляя кости скелета. Во время физических нагрузок увеличивается доставка крови к мышцам, что способствует образованию в них новых сосудов.

Во - вторых, спорт влияет на нервную систему, способствуя формированию новых рефлексов. Кроме того, увеличивается скорость проведения нервных импульсов, что улучшает процессы обучения.

В – третьих, органы дыхательной системы, подвергаясь регулярным физическим нагрузкам приспосабливаются к ним. Происходит увеличение объема легких, резервные объемы легких и скорость насыщения крови кислородом.

И наконец, происходит укрепление сердечно-сосудистой системы. Кроме развития непосредственно сердечной мышцы, повышается количество эритроцитов для наиболее эффективного транспорта кислорода к тканям. Так же увеличивается количество иммунных клеток, что способствует повышению иммунитета.

В данной статье было показано, каким образом регулируется мышечное сокращение и механизм его действия. Так же было рассмотрено влияние спорта на организм, механизмы регуляции обмена веществ во время физической активности. Все мы знаем, что спорт — это часть нашей жизни, и какие бы физические упражнения мы бы не выполняли, это пойдет на пользу организму. Выполнять их необходимо в разумных пределах, не подвергая организм запредельной физической нагрузке. Регулярное занятие спортом помогает дольше сохранять бодрость и хорошее самочувствие.

Список литературы:

1. Борхвардт В.Г. Мышечное сокращение: новый взгляд на старую проблему / Русский орнитологический журнал. - 2016. - Т. 25. № 1250. - С. 561-573.
2. Вайсов Е.Ю., Турулин И.И. Алгоритм определения моментов начала и окончания миосигналов мышечных сокращений / Известия ЮФУ. Технические науки. - 2011. - № 9 (122). - С. 140-144.
3. Воротникова С.Ю., Пигарова Е.А., Дзеранова Л.К. Метаболические эффекты гормона роста / Ожирение и метаболизм. - 2011. - № 4. - С. 55-59.
4. Горячева А.А., Морозов В.Н., Пальцева Е.М., Хадарцев А.А., Хетагурова A.К. Системные эффекты экзогенного адреналина / Вестник новых медицинских технологий. - 2007. - Т. 14. - № 3. - С. 32-35.
5. Нетреба А.И. Специфические изменения скоростно-силовых возможностей скелетных мышц под влиянием тренировки в изотоническом и изокинетическом режимах мышечного сокращения и при гипокинезии / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Институт медико-биологических проблем. Москва, 2007.