Особенности адаптации мышц к работе на выносливость
Скелетные мышцы в поперечном сечении представляют собой мозаику из быстрых, промежуточных и медленных волокон. Белые быстрые волокна более крупные, но не очень однородные по толщине. Они не так хорошо снабжены кровеносными капиллярами, митохондрий в них немного. Вследствие этого они не адаптируются к длительной работе, и их роль в повышении выносливости весьма невелика. Напротив, красные медленные волокна обычно окружены обильной капиллярной сетью и число митохондрий очень велико. Кроме того, красные волокна значительно тоньше (в 3-4 раза). Волокна промежуточного типа – это быстрые красные волокна, обладающие выраженной способностью, как к анаэробному, так и к аэробному механизму образования энергии.
Под влиянием тренировок на выносливость промежуточные мышечные волокна приобретают свойства медленных волокон с соответственным снижением свойств быстрых мышечных волокон. С помощью имунногистохимических методов, позволяющих определять «быстрый» и «медленный» миозин, было установлено, что в волокнах промежуточного типа содержатся обе разновидности миозина и что соотношение их может изменяться при тренировке. Однако подобных изменений не выявляется в красных медленных и белых быстрых волокнах. Примерное содержание медленных красных волокон в широкой наружной мышце бедра у конькобежцев-многоборцев около 56%, стайеров – около 75% [Меерсон Ф.З., 1986]. Эффективность аэробного обеспечения на периферическом уровне в значительной мере определяются окислительным потенциалом мышц, который, в свою очередь, определяется развитостью системы митохондрий.
Мощность системы митохондрий скелетной мышцы, определяющая как способность ресинтезировать АТФ, так и утилизировать пируват, является звеном, лимитирующим интенсивность и длительность работы мышц. Способность митохондрий использовать пируват в качестве энергетического субстрата, предупреждая его переход в лактат и последующее накопление лактата, является важнейшим условием повышения уровня силовой выносливости. При этом скорость образования пирувата в быстрых гликолитических волокнах примерно такая же, как и скорость его использования в «аэробных» волокнах, и в этом случае суммарный эффект может быть обусловлен одновременной работой волокон одного и другого типа. Это выгодно как с механической, так и с метаболической точки зрения [Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г., 1988].
Отсутствие гипертрофии медленных мышечных волокон не означает отсутствия в них процессов адаптивного биосинтеза. При тренировке на выносливость предпочтение получает синтез белков митохондрий, и не только в медленных, но и в промежуточных волокнах. При окислительном энергообеспечении обмен веществ происходит через мембраны митохондрий. Следовательно, чем больше суммарная поверхность мембран митохондрий, тем эффективнее окислительные процессы. При различных по интенсивности и объёму физических нагрузках биосинтез митохондрий протекает разными путями.
1. Гипертрофия – увеличение объёма митохондрий – происходит при «аварийной» адаптации к резко возросшим нагрузкам. Это быстрый, но малоэффективный путь. Хотя суммарная поверхность мембран митохондрий увеличивается, изменяется их структура, ухудшая функционирование.
2. Гиперплазия – увеличение количества митохондрий. Объём митохондрии не меняется, но суммарная площадь поверхности мембран возрастает. Этот эффективный вариант долгосрочной адаптации к аэробным нагрузкам достигается длительными тренировками.
При этом суммарная площадь поверхности мембран митохондрий может ещё более возрастать за счёт образования крист – складок на внутренней мембране митохондрии.
Тренировки на выносливость приводят к увеличению синтеза белков митохондрий не только в медленных, но и в быстрых мышечных волокнах. Причём у спортсменов, тренирующих как силу, так и выносливость, плотность митохондрий выше, чем у спортсменов, тренирующих только выносливость [Меерсон Ф.З., 1986].
Если силовые тренировки вызывают гипертрофию промежуточных и быстрых мышечных волокон, то медленные мышечные волокна под действием нагрузок на выносливость не только не гипертрофируются, но и могут уменьшать толщину, что ведёт к повышению плотности митохондрий и капилляров и уменьшению диффузных расстояний.
Таким образом, при длительной работе, когда доставка кислорода, энергетических субстратов, и удаление продуктов метаболизма являются решающими факторами, гипертрофия мышц отрицательно скажется на выносливости.
Это обстоятельство направляет поиски путей повышения аэробной работоспособности организма высокотренированных спортсменов от центра к периферии, то есть от кардио-респираторной системы к нервно-мышечной.
Методические выводы:
1. Уменьшение объёма мышц способствует повышению выносливости.
2. Рост выносливости напрямую связан с развитием системы митохондрий в мышечных волокнах.