Биохимические изменения в организме спортсмена при мышечной деятельности различной мощности и продолжительности

В регуляции энергетического и пластического обмена, а также роста и развития организма важную роль играют тиреоидные гормоны. По данным исследований[22], кратковременные физические нагрузки вызывают мобилизацию и перераспределение общего иода, усиление гормонообразующей функции щитовидной железы, обогащение тканей, в том числе сердца и скелетных мышц, гормональным иодом и повышение обмена тиреоидных гормонов в тканях. В состоянии относительного покоя в тренированном организме содержание тиреоидных гормонов в тканях ниже по сравнению с нетренированным, однако, их мобилизация из щитовидной железы при мышечной работе в тренированном организме более значительна, что может рассматриваться как совершенствование тиреоидной функции при тренировке. В отдельных случаях повышения содержания тиреотропина в крови при физической нагрузке при выраженном усилении тиреоидной функции щитовидной железы не обнаружено[17].

А.А.Виру и П.Кирге [2] обнаружили два варианта изменения концентрации тиреотропина в крови при выполнении 2-часовой работы на велоэргометре. У одних спортсменов наблюдались повторные повышения концентрации тиреотропина в крови, как во время работы, так и после нее, у других концентрация гормона снижалась до малых значений и сохранялась на этом уровне в течение 2ч после работы. Относительно высокий уровень потребления кислорода и лактата в крови показали, что активация гипофиза связана с высокой степенью мобилизации функций организма. В то же время в случаях снижения концентрации тиреотропина в крови обращал на себя внимание его высокий исходный уровень. Если мышечная работа не обусловливает значительную степень мобилизации организма, то активность гипоталамо-гипофизарной системы определяется по механизму обратной связи: высокий исходный уровень ее гормонов предотвращает дальнейшую активацию системы при работе[2]. Тиреоидные гормоны также участвуют в функциональной активности мышц.

Участие тиреоидных гормонов в адаптации организма к мышечной работе связывают также с их участием в развитии рабочей гипертрофии миокарда, стимуляции ими синтеза митохондриального белка в скелетных мышцах, увеличении количества митохондрий и числа крист в них, с повышением липолитической активности[16].

Гормону поджелудочной железы - инсулину принадлежит важная роль в регуляции обмена веществ при мышечной деятельности. Инсулин - анаболический гормон, усиливающий мембранный транспорт глюкозы в клетки мышечной ткани, синтез гликогена, белков и рибонуклеиновых кислот. При взаимодействии инсулина с рецептором плазматической мембраны активируется протеинкиназа, фосфорилирующая низкомолекулярные белки, что приводит к изменению транспорта глюкозы через мембрану[10]. Под влиянием физических нагрузок изменяется содержание не только инсулина в плазме крови, но и связывание его с рецепторами. Однократная субмаксимальная физическая нагрузка приводит к увеличению связывания инсулина с моноцитами на 30-35% за счет изменения сродства к белкам. Наряду с общепринятым представлением о снижении содержания инсулина в крови при мышечной работе имеются данные о повышении содержания гормона, как при кратковременных, так и после длительных нагрузок[2,15]. При длительной мышечной работе, вызывающей снижение углеводных резервов, в результате подавления секреции инсулина происходит резервирование глюкозы для нервных клеток, которые не способны к утилизации свободных жирных кислот и поглощают и утилизируют глюкозу без участия инсулина. Изменение секреции инсулина во время физической нагрузки может обеспечивать тонкую регуляцию преимущественной утилизации тех или иных источников энергии в одной и той же ткани (мышечной), а также осуществлять межорганную регуляцию их использования [2].

2.6 Циклический АМФ и его роль в регуляции внутриклеточных процессов

Циклический АМФ был обнаружен Е.В.Сазерлендом в клетках печени при изучении активации гликогенолиза адреналином и глюкагоном. Образование этого вещества из АТФ показано для многих тканей различных организмов[10,11]. Циклический АМФ выступает посредником действия гормонов и медиаторов, что говорит о его роли в гормональной регуляции внутриклеточных процессов. Структура и особенности физико-химических свойств цАМФ во многом определяют биологическую активность и функции этого нуклеотида в организме. Циклический АМФ высокоустойчив по отношению к кислотам, щелочам и температуре около 100`С.

Мышечная ткань содержит все компоненты аденилатциклазной системы: цАМФ и ферменты его обмена, цАМФ - зависимые пртеинкиназы и их ингибиторы. Циклический АМФ существенным образом влияет на функцию мышц, увеличивая силу и частоту их сокращений[11]. Участие цАМФ наблюдается в механизмах регуляции метаболических процессов клетки, клеточной дифференциации, мочевой осмоляции, тромбоцитоза, секреции гормонов, синтеза белков, нервно - мышечной и синаптической передачи, мембранного транспорта мышечного сокращения[10-12]. Этому нуклеотиду принадлежит роль универсального внутриклеточного регулятора, отвечающего за гармоничную интеграцию многоклеточного организма.

Контролирование цАМФ расщепления гликогена (обеспечивающего мышцу энергией) связано с катализатором реакции (отщепления от гликогена концевого остатка глюкозы в виде глюкозо - 1 - фосфата) фосфорилазы. Фосфорилазу активирует киназа фосфорилазы, активность которой находится под контролем цАМФ; цАМФ-зависимая протеинкиназа фосфорилирует киназу фосфорилазы и превращает ее в активную форму. ЦАМФ таким образом активирует распад гликогена в мышцах, а также участвует в выключении его синтеза путем ингибирования активности гликогенсинтетазы[12]. Один из ключевых ферментов гликолиза - фосфофруктокиназа находится под регулирующим действием цАМФ, которое осуществляется путем аллостерического активирования; на активность гексокиназы - путем аллостерического ингибирования[10]. При длительных физических нагрузках в качестве энергетического источника используются продукты липолиза. Липолиз подвержен гормональному контролю адреналином, эффект которого проявляется путем активации аденилатциклазы плазматических мембран, синтезирующей цАМФ, и триглицеридлипазы - посредством цАМФ - зависимых протеинкиназ. Установлено цАМФ - зависимое фосфорилирование легких цепей миозина, актина, отдельных компонентов тропонина - ингибиторного и тронпонинсвязывающего белков[7]. Фосфорилирование регуляторных и сократительных белков мышц миокарда зависимой от цАМФ протеинкиназой играет существенную роль при сокращении - расслаблении мышц[11].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование биохимических процессов при мышечной деятельности является значимым не только для спортивной биохимии, биологии, физиологии, но и для медицины, потому что профилактика переутомления, повышение возможностей организма, а также ускорение процессов восстановления являются важными аспектами сохранения и укрепления здоровья населения.

Глубокие биохимические исследования на молекулярном уровне способствуют совершенствованию методов тренировки, поиску наиболее эффективных способов повышения работоспособности, разработке путей реабилитации спортсменов, а также оценке их тренированности и рационализации питания.

При мышечной деятельности различной мощности в той или иной степени изменяются процессы обмена гормонов, которые в свою очередь регулируют развитие биохимических изменений в организме в ответ на физическую нагрузку. Важная роль принадлежит циклическим нуклеотидам как вторичных посредников гормонов и нейромедиаторов в регуляции внутриклеточного метаболизма, а также регуляции функциональной активности мышц.

Основываясь на данные литературы, мы убедились в том, что степень изменения биохимических процессов в организме зависит от типа выполняемого упражнения, его мощности и продолжительности.

Анализ специальной литературы позволил изучить биохимические изменения в организме спортсмена при мышечной работе. В первую очередь, эти изменения касаются механизмов аэробного и анаэробного энергообразования, которые зависят от типа выполняемой мышечной работы, ее мощности и продолжительности, а также от тренированности спортсмена. Биохимические изменения при мышечной деятельности наблюдаются во всех органах и тканях организма, что свидетельствует о высоком воздействии физических упражнений на организм.

По данным литературы показаны анаэробный (безкислородный) и аэробный(с участием кислорода)механизмы энергообеспечения мышечной деятельности. Анаэробный механизм в большей степени обеспечивает энергией при максимальной и субмаксимальной мощности выполнения упражнений, так как имеет достаточно высокую скорость развёртывания. Аэробный механизм выступает основным при длительной работе большой и умеренной мощности, является биохимической основой общей выносливости, поскольку его метаболическая емкость практически безгранична.

Биохимические сдвиги в организме при выполнении упражнений различной мощности определяются по содержанию продуктов метаболизма мышц в крови, моче, выдыхаемом воздухе, а также непосредственно в мышцах.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бринзак В. П. Исследование изменений кислотно - щелочного равновесия в развитии артериальной гипоксемии при мышечной деятельности: Автореф…канд.биол.наук. - Тарту, 1979. - 18 с.

2. Виру А. А., Кырге П. К. Гормоны и спортивная работоспособность - М; Физкультура и спорт, 1983 - 159 с.

3. Волков Н. И. Адаптация энергетического метаболизма у человека к воздействию физических нагрузок при систематических занятиях спортом//Физиол.пробл.адаптации: Тез. - Тарту, 1984 - 94 с.

4. Волков Н. И., Несен Э.Н., Осипенко А.А., Корсун С.Н. Биохимия мышечной деятельности: учебник для ИФК- Олимп.лит-ра, 2000.- 503 с.

5. Горохов А. Л. Содержание катехоламинов в крови и мышцах и их связь с биохим. изменениями в организме при мышечной деятельности//Укр.биохим.журн. - 1971- Т.43,№2 - 189 с.

6. Гусев Н. Б. Фосфорилирование миофибриллярных белков и регуляция сократительной активности//Успехи биол.химии. - 1984. - Т.25 - 27 с.

7. Калинский М. И. Состояние аденилатциклазной системы скелетных мышц при тренировке физическими нагрузками: Тр. Тартуского ун-та. - Тарту, 1982. - 49 с.

8. Калинский М. И., Кононенко В.Я. Особенности обмена катехоламинов при мышечной деятельности в тренированном организме: Материалы сов.-амер. Симп. По биохимии спорта. - Л., - 1974.- 203 с.

9. Калинский М.И.. Курский М.Д., Осипенко А.А. Биохимические механизмы адаптации при мышечной деятельности. - К.: Вища шк. Головное изд-во,1986. - 183 с.

10. Калинский М.И., Рогозкин В.А. Биохимия мышечной деятельности. - К.:Здоровья, 1989. - 144 с.

11. Курский М.Д. Транспорт кальция и роль цАМФ- зависимого фосфорилирования в его регуляции// Укр. биохим. журн. - 1981. - Т.53, №2. - 86 с.

12. Матлина Э. Ш., Кассиль Г.Н. Обмен катехоламинов при физической нагрузке у человека и животных//Успехи физиол.наук. - 1976. - Т.7,№2. - 42 с.

13. Меерсон Ф. З. Адаптация сердца к большой нагрузке и сердечная недостаточность. - М: Наука, 1975. - 263 с.

14. Меньшиков В.В. и др. Эндокринная функция поджелудочной железы при физической нагрузке//Уч. зап. Тартуского ун-та. - 1981. - Вып.562. - 146 с.

15. Панин Л. Е. Биохимические механизмы стресса. - Новосибирск: Наука, 1984. - 233 с.

16. Рогозкин В. А. О регуляции метаболизма скелетных мышц при их систематической функции//Обмен веществ и биохим. оценка тренированности спортсмена: Материалы сов. - амер. симп. - Л., 1974. - 90 с.

17. Сээне Т.П. Актомиозиновая АТФ-азная активность сердечной и скелетной мышц при физ. тренировке//Уч.зап. Тартуского ун-та. - 1980. - Вып.543. - 94 с.

18. Томсон К.Э. Влияние мышечной деятельности на тиреоидный гомеостаз организма// Уч.зап. Тартуского ун-та. - 1980. - Вып.543. -116 с.

19. Хайдарлиу С.Х. Функциональная биохимия адаптации. - Кишинев: Штиинца, 1984. - 265 с.

20. Хочачка П., Сомеро Д. Стратегия биохимической адаптации. - М: Мир, 1977. - 398 с.

21. Чернов В.Д. Обмен иода в тканях крыс при физических нагрузках//Укр. биохим. журн. - 1981. - Т.53№6. - 86 с.

22. Шмальгаузен И.И. Регуляция формообразования в индивидуальном развитии. - М: Наука. 1964. - 156 с.

23. Эллер А.К. Значение глюкокортикоидов в регуляции белкового обмена и механизм их действия в миокарде при мышечной деятельности: Автореф.дис.канд.мед. наук. - Тарту,1982. - 24 с.

24. Яковлев Н.Н. Биохимия спорта. - М: Физкультура и спорт, 1974. - 288 с.

25. Яковлев Н.Н. Влияние мышечной деятельности на белки мышц, содержание саркоплазматического ретикулума и поглощение им Са²⁺// Укр. биохим. журн. - 1978. - Т. 50, №4. - 442 с.

Размещено на Allbest.ru