Тренировка физическими упражнениями, влияние на обмен веществ

Тренировка физическими  упражнениями, влияние на обмен веществ

Процесс тренировки физическими  упражнениями оказывает стимулирующее  влияние на обмен веществ. Влияние  на обмен веществ, осуществляемое через  нервную систему, сказываются и  на усилении регуляции функционирующих систем

 со стороны различных  химических соединений, обладающих  высокой физиологической активностью.

 В связи с этим  следует учитывать, что под  влиянием физических упражнений, а также возрастания процесса  циркуляции ускоряется передача  продуктов мышечной деятельности  и усиливается роль дискантных  активаторов, действующих на большом  расстоянии от места их образования  (продукты желез внутренней секреции), что способствует согласованной  функции основных систем организма.

 За последние 20 лет в связи с бурным развитием биохимии стало известно, что многочисленные реакции превращения и обмена веществ в организме находятся в зависимости от физических упражнений и психической активности человека и влияния факторов внешней среды.

Так, при тренировках физическими  упражнениями и нагрузках ускоряются реакции обмена веществ и обеспечивается освобождение энергии, необходимой для работы. Стало также известным, что скорость реакций обмена веществ определяется активностью фермента, катализирующего эти реакции.

Такими активаторами являются многочисленные гормоны, поступление  которых в кровь меняется при  изменении внешних условий. Так, установлено, что при психическом  или физическом воздействии повышается выделение кортикостероидов, которое  рассматривается как адаптационное.

Усиление выделения кортикостероидов обусловливается повышенной активностью  передней доли гипофиза, выделяющего  стимулятор надпочечника адренокортикотропный гормон.

Гормональная регуляция  обмена веществ 

В общем процессе гормональной регуляции обмена веществ принимают участие гормоны поджелудочной железы, паращитовидкой, гипофиза, половых желез и др. Вместе с нервной системой они образуют нервно-гормональную регуляцию, которая обеспечивает согласованность реакций обмена в покое и при физических нагрузках.

При физических упражнениях  в тканях работающей мускулатуры  образуются вещества преимущественно  белкового происхождения.Так, наши экспериментальные наблюдения указывают, что кровь, взятая у больных с заболеванием сердечно-сосудистой системы и больных с травмами спинного мозга непосредственно после физических упражнении, вызывает учащение и усиление сокращений изолированного сердца лягушки.

Таким образом, физиологическое  действие физических упражнений на координацию  функций, осуществляемое в первую очередь  через нервный механизм, дополняется  также гуморальным действием, включающим как неспецифические вещества (продукты обмена при мышечной деятельности), так и специфические (гормоны).

Такое взаимодействие нервного и гуморального механизма обеспечивает общую реакцию организма больного человека на различные виды физических нагрузок и факторы внешней среды.В оценке влияния физических упражнений на больного следует учитывать, что процесс тренировки улучшает тканевый обмен.

Во время выполнения физических упражнений к работающим мышцам притекает  большое количество крови, а следовательно, и больше питательных веществ и кислорода, утилизация которого тканями повышается.

Мышечная система под  влиянием тренировки обогащается потенциальными элементами обмена - аденозинтрифосфорной кислотой, фосфагеном, гликогеном и др., повышается ресинтез фосфорных соединений, а также молочной кислоты в гликоген, в связи с чем молочная кислота в мышцах тренированного человека накапливается в значительно меньшем количестве по сравнению с нетренированным человеком.

Доказано также, что тренировка ведет к уменьшению расхода энергетических веществ в период мышечной деятельности.

РЕАКЦИИ ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ  НА ФИЗИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ

Гормоны играют крайне важную роль в работе человеческого организма. Эти вещества стимулируют работу определенных клеток и систем организма. Гормоны производятся эндокринными железами и определенными тканями. Из широкого спектра гормонов особую важность имеют анаболические и катаболические гормоны.

 Катаболизм – это процесс метаболического распада клеток и тканей, а также разложения сложных структур с выделением энергии в виде тепла или в виде аденозинтрифосфата. Катаболическим процессом является ферментация больших молекул сахаридов, жиров, протеинов и фосфорных макроэргов. Катаболические процессы обеспечивают высвобождение большого количества энергии.

Анаболические процессы противоположны катаболическим. Под анаболическими процессами подразумевают процессы создания клеток и тканей, а также  веществ, необходимых для работы организма. Анаболические процессы, в отличие от катаболических, осуществляются только с использованием аденозинтрифосфата.

Течение регенеративных процессов  и анаболизм мышечной ткани во многом зависят от уровня гормона  роста, инсулина и тестостерона в  плазме крови. Эти гормоны обеспечивают анаболические процессы, активируемые прогормонами.

 Физическая активность  как таковая существенно повышает  концентрацию множества гормонов  в плазме крови и не только  непосредственно в момент нагрузки. С начала выполнения упражнения (напр. околомаксимальной мощности), за первые 4-10 минут концентрация различных гормонов и продуктов метаболизма меняется самопроизвольно. Этот период производства провоцирует определенный дисбаланс регулирующих факторов.

 Однако определенные  особенности этих изменений всё  же прослеживаются. Так с началом  упражнения растет концентрация  молочной кислоты в крови. А  концентрация глюкозы начинает  меняться обратнопропорционально концентрации молочной кислоты. При увеличении времени нагрузки в крови растет уровень соматропина. Другие исследования продемонстрировали, что у людей преклонного возраста (65-75 лет) после занятий на велотренажере уровень тестостерона увеличивался на 40%, и на 20% возрастал уровень транспортного глобулина, защищающего производимый тестостерон от деструкции. Специалисты геронтологии полагают, что именно сохранение нормальной концентрации тестостерона обеспечивает бодрое, энергичное состояние в преклонные годы и, вероятно, увеличивает продолжительность жизни. Секрецию гормонов и их попадание в кровь при физических упражнениях можно представить в виде каскада реакций.

 Физическое напряжение  как стресс провоцирует выделение  в структурах мозга либеринов, которые, в свою очередь, запускают производство тропинов гипофизом. Через кровь тропины проникают в эндокринные железы, где и осуществляется секреция гормонов.

 Катаболизм обусловлен  наличием в крови множества  факторов, участвующих в высвобождении  энергии. Один из этих факторов – кортизол. Этот гормон помогает при стрессах. Однако слишком высокий уровень кортизола нежелателен: начинается расщепление клеток мышц, нарушается доставка в них аминокислот. Совершенно ясно, что в таких условиях при попадании в организм протеинов они не смогут принять участие в анаболизме, а будут либо интенсивно выбрасываться с мочой, либо превращаться печенью в глюкозу. Еще одна отрицательная роль кортизола проявляется в его воздействии на сахаридный метаболизм в период отдыха после упражнения, когда спортсмен желает скорее восстановить силы. Кортизол ингибирует скопление гликогена в мышечной ткани. Увы, кортизол производится в человеческом организме во время тяжелых тренировок. Интенсивные тренировки, высокая физическая нагрузка – это всё стресс. Кортизол выполняет одну из главных ролей при стрессах.

 Устранить катаболический  эффект кортизола можно с применением  анаболических стероидов. Но этот  метод – крайне вреден для здоровья. Побочные явления столь опасны, что спортсмену следует найти другие эффективные анаболики, легальные и не вызывающие побочных эффектов. Получение организмом большого количества сахаридов в результате анаболической активности инсулина также благоприятствует быстрому восстановлению. Выяснилось, что и в данном случае эффект достигается ингибированием активности кортизола. Концентрация инсулина обратнопропорциональна концентрации кортизола в крови.

 Инсулин является полипептидным  гормоном и необходим в объединении  путей энергоснабжения. Анаболизм  инсулина затрагивает мышечную, жировую ткань и печень. Инсулин  стимулирует образование гликогена,  алифатических кислот и протеинов.  Также инсулин ускоряет гликолиз. Сам механизм анаболизма инсулина  состоит в ускорении попадания  глюкозы и свободных аминокислот  в клетки. Однако процессы образования  гликогена, активируемые инсулином,  провоцируют уменьшение концентрации  глюкозы в крови (основной симптом  гипогликемии). Инсулин замедляет  катаболизм в организме, в т.ч. разложение гликогена и нейтрального жира.

 Ускорение анаболизма  в организме, то, чего хотят  большинство культуристов, возможно  и без применения допинг-средств типа анаболических стероидов. Одним из важнейших агентов, активирующих производство протеина, является прогормон – соматомедин С. Специалисты утверждают, что образование этого вещества стимулируется соматотропином и осуществляется в печени и мышечной ткани. Производство соматомедина С в определенной степени зависит от объёма аминокислот, получаемых организмом.

 Гормоны с анаболическим  эффектом после физических упражнений  выполняют еще одну задачу. В  результате исследований было  выяснено, что при физических  нагрузках волокна мышц повреждаются. Под микроскопом на специально  подготовленных образцах мышечной  ткани можно увидеть частые  надрывы и полные разрывы волокон  мышц. Факторов столь деструктивного  эффекта нагрузки несколько. Первые  гипотезы специалистов были связаны  с деструктивным эффектом катаболических  гормонов. Позже также было обосновано  деструктивное воздействие свободных окислителей.

 Эндокринная система  управляет всеми видами метаболизма  и, в зависимости от ситуации, может активировать резервные силы организма. Она же контролирует восстановление после тяжелых физических упражнений. Причем реакции гормональных систем сильно отличаются в соответствии со степенью нагрузки (большой или умеренной мощности). При нагрузке умеренной мощности и долгой тренировке увеличивается уровень гормона роста и кортизола, падает уровень инсулина и увеличивается уровень трииодтиронина. Нагрузке большой мощности сопутствует увеличение концентрации гормона роста, кортизола, инсулина и Т3. Гормон роста и кортизол обуславливают развитие специальной работоспособности, и поэтому увеличение их концентрации во время разных тренировочных циклов сопровождается улучшением спортивных показателей спортсмена.

 В результате многих  исследований Л.В. Костина и  других специалистов было выяснено, что у профессиональных бегунов  на сверхдальние дистанции в  спокойном состоянии обнаруживается  низкая или нормальная концентрация  гормона роста. Однако при марафоновском забеге уровень гормона роста в крови сильно увеличивается, что обеспечивает высокую работоспособность на продолжительный срок.

 Гормон роста (соматотропин) – гормон (средний уровень в крови – 0-6 нг/мл), отвечающий за анаболизм в организме (рост, развитие, увеличение веса тела и различных органов). В организме взрослого человека воздействие гормона роста на функции роста в большей степени теряется, а на анаболические функции (образование протеина, сахаридный и жировой обмены) остается. Это и является причиной запрета соматотропного гормона как допинга.

 Другим немаловажным  гормоном адаптации служит кортизол, который отвечает за сахаридный и протеиновый метаболизм. Кортизол контролирует работоспособность путем катаболического процесса, при котором печень снабжается гликогеном и кетогенными аминокислотами. Вместе с катаболическим процессом (остановка производства протеина в лимфоидной и соединительной тканях) осуществляется сохранение концентрации глюкозы в плазме крови спортсмена на достаточном уровне. Данный гормон также запрещен в качестве допинга.

 Инсулин управляет  концентрацией глюкозы и ее  перемещением через мембраны  мышечных и других клеток. Уровень  инсулина в норме – 5-20 мкед/мл. Нехватка инсулина снижает работоспособность вследствие уменьшения количества глюкозы, доставляемой в клетки.

 Выделение инсулина  стимулируется при упражнениях  большой мощности, что обеспечивает  высокую проницаемость клеточных  мембран для глюкозы (стимулируется  гликолиз). Работоспособность достигается благодаря сахаридному обмену.

 При умеренной мощности упражнений уровень инсулина падает, что приводит к переходу с сахаридного метаболизма на липидный, что столь востребовано при продолжительной физической активности, когда резервы гликогена частично израсходованы.

 Тиреоидные гормоны тироксин и трииодтиронин управляют основным метаболизмом, расходом кислорода и окислительным фосфорилированием. Основной контроль метаболизма (ок. 75%) приходится на трииодтиронин. Изменение уровня тиреоидных гормонов определяет предел работоспособности и выносливости человека (возникает дисбаланс между получением кислорода и фосфорилированием, замедляется окислительное фосфорилирование в митохондриях мышечных клеток, замедляется ресинтез аденозинтрифосфата).

 Обследования бегунов  на сверхдальние дистанции продемонстрировали  связь между работоспособностью  и соотношением гормона роста  и кортизола. Обследование эндокринной  системы определенного спортсмена  позволяет определить его возможности  и готовность выдержать физическую  нагрузку с лучшими показателями.