ЛЕГЕНДА О МОЛОЧНОЙ КИСЛОТЕ

 

Фишман Р. 

Как родился и почему неверен миф о том, что молочная кислота (на самом деле в организме образуется лактат) вызывает повышение кислотности мышечных клеток во время тяжелых физических нагрузок. 

Интенсивные физические нагрузки приводят к повышению кислотности в тканях мускулов. Обычно его связывают с производством и накоплением лактата (присутствующей в организме соли молочной кислоты) – об этом можно прочесть и в популярных статьях, и в профессиональных учебниках. Однако все больше исследований указывают на то, что хотя и существует корреляция между увеличением содержания лактата и кислотности в активно работающих мышечных клетках, причинно-следственные связи здесь совсем другие. Судя по всему, он, наоборот, способствует «смягчению» этого процесса.

Американские физиологи Роберт Робергз (Robert Robergs), Фарзенах Гиашванд (Farzenah Ghiasvand) и Дэрил Паркер (Daryl Parker) провели детальный разбор биохимических процессов, которые обеспечивают энергией активно работающую мышечную клетку и ведут к закислению ее среды. Их отчет в 2004 г. вышел в «Американском журнале физиологии». К нему мы и отсылаем читателей за множеством полезных подробностей, здесь же попробуем доступно изложить основные пояснения и выводы авторов статьи.

ЧТО НУЖНО ЗНАТЬ ДЛЯ НАЧАЛА

1). Кислотами называются соединения, легко отдающие катион водорода H+ (протон). Поэтому кислотность среды определяют через водородный показатель (рН), который соответствует содержанию протонов в растворе. рН – обратный степенной показатель, поэтому чем он ниже, тем выше кислотность. Нейтральной считается среда с рН 7, а рН близкий к единице соответствует сильной кислоте.

2). Ключевым носителем энергии – «топливом» – почти всех процессов в живой клетке являются молекулы аденозитрифосфата (АТФ). Отдавая один фосфат и превращаясь в АДФ, они выделяют энергию. И наоборот, присоединение фосфата к АДФ требует энергии и позволяет ее запасать.

3). Не слишком эффективный, но простой и быстрый путь получения АТФ – это гликолиз, который может проходить и без участия кислорода. В этом случае глюкоза превращается в пируват и образуются две молекулы АТФ.

4). Главным источником АТФ в клетках нашего организма являются реакции окислительного фосфорилирования («дыхания»). Они происходят на мембранах клеточных органелл, митохондрий. Здесь с помощью кислорода пируват окисляется до углекислого газа и воды, и его энергия используется для синтеза АТФ. В сумме это позволяет получить до 38 молекул АТФ на каждую молекулу глюкозы.

4). В качестве промежуточных и побочных продуктов всех этих реакций образуются «промежуточные кислоты»¹ и свободные протоны, способные менять рН внутриклеточной среды. Выходя в межклеточное пространство и кровоток, некоторые из них могут влиять и на их кислотность. 
_________________________

1. Термин «промежуточные кислоты» вводит в заблуждение. Несмотря на то, что эти молекулы по структуре карбоновые кислоты, детальное рассмотрение биохимических процессов показывает, что эти молекулы образуют кислые соли, и ни одна из них не существует в виде кислоты и не служит источником протонов.

ПРИЧЕМ ТУТ ЛАКТАТ

Молочная кислота была открыта еще в конце XVIII в. Как легко догадаться, ее выделили из молока, хотя вскоре нашли в самых разных тканях живых организмов. В начале ХХ в. на нее обратили внимание физиологи Отто Мейергоф и Арчибальд Хилл, которые в 1922 получили Нобелевскую премию за изучение базовых механизмов мышечной деятельности.

Хилл заметил, что мышцы способны сокращаться и в отсутствие кислорода, а Мейергоф описал механизмы, которые обеспечивают эту работу. Он установил все ключевые реакции гликолиза и продемонстрировал, что молочная кислота является одним из его побочных продуктов – в условиях недостатка кислорода она образуется из пирувата.

Логика ученых казалась железной: «перенапрягаясь», мышечные клетки расходуют энергию АТФ быстрее, чем кислородное дыхание митохондрий восполняет ее запасы. В этих условиях они обращаются к менее эффективным, но быстрым путям синтеза АТФ, в частности, к гликолизу, который ведет к накоплению молочной кислоты и снижению рН.

Однако дальнейшие исследования показали, что не все в этих рассуждениях так гладко. Главное, что нужно знать – в организме образуется лактат, а не молочная кислота. Кажущаяся небольшая разница (ведь в растворе лактат и протоны) привела к десятилетиям неправильного объяснения сути процессов и значения лактата. Чтобы понять, в чем тут ошибка, нам придется получше разобраться в энергетическом метаболизме мышечной клетки и появлении лактата.

Рис. 1. Между рН среды в мышечной клетке, с одной стороны, и количеством пирувата и лактата, с другой, обнаруживается яркая линейная корреляция. Однако она еще не говорит о причинно-следственной связи.

ГЛИКОЛИЗ И ДРУГИЕ

Во-первых, клетки мышечной ткани содержат запас креатинфосфата – высокоэнергетических молекул, которые способны обеспечить им краткий, но чрезвычайно быстрый источник энергии для «взрывной» активности. Упрощенно эта реакция выглядит так: креатинфосфат + АДФ + протон -> креатин + АТФ. Как видим, в ходе этого процесса идет связывание протонов, и он ведет к росту рН, то есть – к снижению кислотности.

Второй путь быстрого получения энергии – гликолиз, который позволяет получать АТФ из глюкозы (поступающей с кровью) или гликогена, полисахарида, сложенного остатками той же глюкозы (и запасенного в мышечной ткани). Чаще клетка полагается на гликоген, но в целом реакции в обоих случаях примерно одинаковы. Схематически их итог описывается так: глюкоза + 2 АДФ -> 2 пирувата + 2 АТФ + 2 протона.

Накопление протонов, казалось бы, должно вести к росту кислотности. Однако при детальном рассмотрении оказывается, что некоторые реакции, из которых состоит гликолиз, ведут не к росту, а к снижению кислотности среды. Потребляют протон и некоторые превращения его продукта (пирувата). Примером тому может служить лактат – вот реакция его синтеза: пируват + NADH + протон -> лактат + NAD+.

В этом уравнении NAD+ – кофермент, который требуется для некоторых реакций гликолиза. NAD (никотинамидадениндинуклеотид) сравнительно легко переходит между окисленной (NAD+) и восстановленной (NADH) формами. Это делает его весьма универсальным «инструментом», который используют ферменты для проведения самых разных реакций, где нужно получать электрон от одного вещества и доставлять его на другое. Используется NAD и в гликолизе.

Превращение пирувата в лактат не только приносит клетке кофермент NAD+, но и снижает концентрацию протонов, замедляя закисление внутриклеточной среды. Если соединить приведенные выше уравнения гликолиза и синтеза лактата, то мы увидим, что этот тандем дает вовсе нулевое изменение баланса протонов.

Более того, лактат выводится из клетки белком (Лактат ^- /Н⁺ симпортом), который использует для этого еще один протон, также выбрасывая его наружу. Это еще заметнее снижает увеличение кислотности в клетке. Возникает вопрос: откуда же тогда берутся в ней все те протоны, которые ведут к закислению внутриклеточной среды?

Рис. 2. По мере работы мускульной клетки в ней нарастают процессы выведение накопившейся лактата и протонов.

ПЕРЕСЧИТЫВАЕМ ПРОТОНЫ

Первым и основным источником протонов в активно работающей мышечной клетке считается не синтез, а распад АТФ, энергия которого используется для сокращений и расслаблений: АТФ + вода -> АДФ + фосфат + протон. Сам по себе фосфат способен служить буферной системой, которая смягчает колебания кислотности среды (так он и работает в организме), но он активно вовлекается в новые реакции в клетке, и не слишком эффективно решает эту проблему.

Другой источник протонов – упомянутый выше кофермент NAD+, который в ходе реакций гликолиза теряет протон, превращаясь в NADH. К слову, значительная часть протонов (а также фосфата и пирувата), оказавшихся во внутриклеточной среде, транспортируется в митохондрии и используется для проходящих в ней процессов окислительного фосфорилирования. Таким образом, митохондрии также можно назвать фактором снижения кислотности. Но когда мышцы с огромной интенсивностью поглощают энергию, перерабатывая АТФ в АДФ, эта реакция оказывается сильнее всех, действующих против нее.

Рис. 3. Баланс между образованием и использованием протонов в работающей мышечной клетке. Появление протонов связано с гидролизом АТФ и реакциями гликолиза. Расходуются они в реакциях креатинфосфата и лактата. Кроме того, протоны связываются с неорганическим фосфатом и буферными соединениями цитоплазмы.

ИТОГО

Итак, метаболический ацидоз – закисление среды мышечных клеток во время интенсивной работы – связан с использованием энергии АТФ, а не с синтезом и накоплением лактата. Его производство необходимо клетке для восполнения затрат кофермента NAD+, необходимого для гликолиза и получения новых «энергетических» молекул АТФ.

Это производство (а также транспорт лактата наружу) требует потребления протонов, снижая их концентрацию в клетке. Поэтому образование и накопление лактата может служить хорошим индикатором закисления клеточной среды, но они не связаны как причина и следствие.

Источник http://ajpregu.physiology.org/content/287/3/R502

Экстракт гуараны (Кофеин 11 %)

Экстракт гуараны оказывает стимулирующий эффект на ЦНС, повышает общую производительность организма. Гуарана активирует жирообменные процессы, что особенно важно в контексте физических тренировок, и может быть рекомендована к приему профессиональным спортсменам, а также людям, чья деятельность сопряжена с постоянными физическими и умственными нагрузками. Основные эффекты экстракта гуараны:
- повышает общую работоспособность; 
- стабилизирует мышечный тонус; 
- помогает при синдроме хронической усталости; 
- повышает концентрацию и внимательность; 
- выравнивает настроение, снимает напряжение; 
- подавляет аппетит, стимулирует жирообмен; 
- повышает расход калорий во время тренировок. 

Принимают гуарану в индивидуальных порциях от 200 до 800 мг в сутки (начинать прием рекомендуется с минимальной дозы). Добавка употребляется в среднем за 30-60 минут до начала тренировки, либо в первой половине дня (если это прием вне тренировочного контекста). 

 

Требуемого количества
нет на складе.

В корзине

0

Экстракт гуараны – состав и эффекты 

Вьющаяся лиана гуарана относится к семейству сапиндовых и произрастает в основном на территории Бразилии и Парагвая, но также встречается в отдельных регионах Южной и Латинской Америки. Гуарана имеет культовое значение для ряда южноамериканских народов, в частности – для коренных племен гуарани и тупи. По легенде, великий добрый бог взял у ребенка левый глаз и из него создал гуарану, экстракт которой позволил племенам выжить в тяжелые времена.

Европейцы познакомились с гуараной лишь в XVI веке, а промышленных масштабов производство экстракта достигло во второй половине XIX столетья. Сегодня это одна из наиболее востребованных тонизирующих добавок, обладающая рядом комплексных эффектов, включая общую стимуляцию организма, ускорение метаболизма и афродизиакальное воздействие. 

В народной практике стран Латинской Америки экстракт гуараны применяется для устранения жара, головной боли и спазмов, его используют как общеукрепляющее вещество и в качестве ингибитора бактериальных инфекций. Несмотря на то, что индейцы веками применяли экстракт гуараны как тоник, колонисты практически сразу начали использовать это вещество в борьбе с похмельем (и надо сказать – весьма эффективно).

Сегодня гуарана входит в состав многих тонизирующих напитков, включая предтренировочные комплексы. Ее широко применяют в спортивном питании, в частности – как добавку для снижения веса. Эффекты гуараны обусловлены рядом ингредиентов, входящих в ее состав.

Кофеин 

Это алкалоид пуринового ряда, являющийся широко распространенным психостимулятором. Акцентировано стимулирует ЦНС, усиливает сердечную деятельность, расширяет сосуды, выступает мочегонным средством, снижает интенсивность склеивания тромбоцитов (этот процесс называется агрегацией).

Большинство эффектов кофеина обусловлено его способностью блокировать особый фермент – фосфодиэстеразу. Фосфодиэстераза разрушает другой фермент – цАМФ, он является вторичным медиатором и осуществляет деятельность ряда активных веществ, включая адреналин. Блокировка фосфодиэстеразы позволяет цАМФ свободно накапливаться в клетках, приводя к возникновению адреналино-подобных эффектов.

Кофеин широко применяется с целью стабилизации и тонизирования функций дыхательной и сердечнососудистой систем (в частности – при простудных воспалениях), он стимулирует интеллектуальную и физическую деятельность, помогает в борьбе с сонливостью и мигренью. Второе название кофеина – гуаранин – появилось из-за того, что в Южной Америке практически весь коммерческий кофеин добывается из гуараны.

Таннин 

Это фенольные соединения, в составе которых наблюдается большой объем гидроксильных групп. Ключевая особенность таннинов заключается в том, что они могут образовывать прочнейшие связи с различными биополимерами, включая белки и полисахариды.

Таннины обладают дубильными свойствами, ингибируют деятельность патогенных микроорганизмов. Широко применяются с целью создания местного противовоспалительного эффекта, способны оказывать противодиарейное и кровоостанавливающее воздействие.

Теофиллин 

Также известен под названием 1,3-диметилксантин, небольшое количество этого вещества может производиться в организме человека (в печени) в качестве метаболита кофеина. Теофиллин во многом схож с кофеином, в частности – он также способен ингибировать фосфодиэстеразу, увеличивая объемы накопления цАМФ. Теофиллин расслабляет кровеносные сосуды мозга и кожи, ингибирует процесс высвобождения медиаторов аллергических реакций, стабилизирует дыхательные функции. 

Также вещество стимулирует сердечную деятельность, увеличивает ЧСС, оказывает диуретический эффект (действие умеренное, слабее, чем от кофеина). Теофиллин способен расширять желчные пути внепеченочного расположения и ингибировать агрегацию тромбоцитов.

Теобромин 

Подобно кофеину, теобромин является алкалоидом пуринового ряда, изомерен теофиллину, поэтому обладает свойствами, схожими с эффектами указанных веществ. В частности, теобромин обладает диуретическими свойствами, стабилизирует работу дыхательной системы и сердца. Кроме того, теобромин благотворно сказывается на состоянии зубной эмали, реминерализуя ее и повышает прочность тканей. 

В составе экстракта гуараны белки составляют 9-11%, жиры 0,3%, углеводы представлены крахмалом, удельная доля которого равна 5-6%. Также в гуаране присутствует зола (минеральные примеси) в объеме не более 1,42%.

Применение экстракта гуараны, спектр решаемых задач 

Экстракт гуараны обладает рядом стимулирующих эффектов, однако ввиду особенностей состава спектр воздействия добавки значительно обширнее сугубо тонизирующей ниши. Гуарана особенно востребована в сфере спортивного питания, так как позволяет атлетам тренироваться более активно. Физическое и психологическое стимулирование в сочетании с общеукрепляющим эффектом позволяет повысить результативность тренировок.

Однако экстракт гуараны может быть рекомендован к приему и обычным людям. Так как гуарана повышает мозговую активность, улучшает концентрацию и очищает сознание, она помогает в ситуациях, когда требуется повышенная фокусировка, внимание и реакция. Гуарана отлично стимулирует когнитивные функции, поэтому ее прием обоснован работниками сферы интеллектуального труда.

Среди наиболее значимых исследований гуараны последних лет можно отметить работы Х. Ашихара «Кофеин и другие пуриновые алкалоиды: биосинтез, катаболизм и функции», М. Моффета «Обоснование употребления гуараны» и К. Хаскелла «Двойное слепое плацебо-контролируемое исследование поведенческих изменений в результате многодозового употребления гуараны». Эффекты экстракта гуараны и входящих в его состав элементов хорошо исследованы и научно обоснованы. Среди стимулирующих добавок гуарана является наиболее изученной. Спектр воздействий гуараны на человеческий организм обосновывает прием экстракта с целью достижения следующих эффектов:

• общеукрепляющий и общетонизирующий эффект;
• повышение интеллектуальной работоспособности;
• улучшение когнитивных функций;
• повышение физической работоспособности и выносливости;
• стимуляция сексуальной активности, усиление полового влечения;
• стабилизация работы нервной системы в стрессовых ситуациях;
• снижение аппетита, стимуляция метаболических процессов;
• как следствие из предшествующего пункта – борьба с лишним весом;
• помощь в борьбе с хронической усталостью, нервным и физическим перенапряжением;
• иммуномодулирующий эффект (особенно в контексте регулярных физических нагрузок).

Экстракт гуараны может употребляться практически всеми взрослыми и здоровыми людьми, вне зависимости от режима дня и сферы деятельности. Прием гуараны в контексте общеукрепляющего и стимулирующего воздействия особенно обоснован в условиях жизни в современных городах, где плохая экология и стрессовые ситуации приводят к существенному ослаблению иммунитета, снижению физических и интеллектуальных показателей.

Алгоритм приема экстракта гуараны, специфика и противопоказания 

По итогам проведенных исследований экстракт гуараны признан безопасным продуктам при условии употребления в рекомендованных дозировках и в отсутствие противопоказаний. Так как гуарана и входящие в ее состав стимулирующие вещества повышают нагрузку на сердечнососудистую систему, то добавка не рекомендована к приему в следующих ситуациях:

• гуарана противопоказана беременным и кормящим, а также детям и подросткам;
• добавку не применяют при врожденной возбудимости и дестабилизации психологического состояния любого генеза;
• экстракт гуараны нельзя употреблять при повышенном АД и любых проблемах с сердечнососудистой системой;
• добавка не рекомендована к приему при бессоннице;
• противопоказанием является индивидуальная непереносимость компонентов, входящих в состав экстракта гуараны.

Во всех остальных случаях прием добавки возможен, но лишь после консультации специалиста, так как могут иметь место индивидуальные патологические состояния, делающие употребление гуараны невозможным. Учитывая, что экстракт гуараны, который мы предлагаем, имеет в своем составе 11% кофеина, алгоритм приема выглядит следующим образом.

Дозировка подбирается индивидуально, диапазон составляет от 200 до 800 мг в сутки. Начинать рекомендуется с минимальной дозы, превышение максимального параметра объема недопустимо. Если речь идет о приеме гуараны в контексте тренировочного процесса, то добавку употребляют за 30-60 минут до начала тренировки. Если Вы принимаете добавку вне тренировочного контекста, то прием осуществляется в первой половине дня (оптимально – через час после завтрака).

Курс приема вариативен, добавку не рекомендуется употреблять постоянно (имеется ввиду ежедневный прием более 4 недель). Добавка не имеет накапливающего стимулирующего эффекта, но общеукрепляющее действие сохраняется после завершения приема.

---

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ:

Обратите внимание, что данный продукт относится к категории биологически-активных добавок, он не является лекарственным средством и не может заменять аптечные препараты, назначенные специалистом. Добавка не может использоваться для лечения и профилактики болезней и травм любого генеза.

Употреблять данный продукт рекомендуется только после консультации с лечащим, спортивным врачом или целевым медицинским специалистом. Это необходимо, потому что употребление любого продукта (не только относящегося к категории БАД) может оказаться недопустимым в случае индивидуальной непереносимости отдельных компонентов или при иных патологических состояниях.

Добавка не предназначена для замены естественного рациона, но может служить дополнением к нему. Употребление добавки не рекомендовано беременным и кормящим женщинам, а также лицам, не достигшим возраста 16 лет. Также не рекомендуется превышать указанную суточную дозировку, так как это может повлечь за собой проявление побочных эффектов, могущих нанести вред Вашему здоровью.

Потребление кислорода

Одна из характеристик степени тренированности спортсмена — его способность потреблять много кислорода под нагрузкой: чем больше, тем лучше. Однако, здесь много нюансов, о которых мы вам постараемся рассказать в доступной форме. И начнем с самых простых вещей.

Разница между потреблением кислорода и легочной вентиляцией
В специальной литературе, да и в Интернете, можно встретить словосочетание «легочная вентиляция». Это НЕ тоже самое, что потребление кислорода. Под легочной вентиляцией понимают расход воздуха через легкие, выраженный в литрах в минуту, а под потреблением кислорода - только то количество этого газа, которое легкие «забрали» для работы организма.

Исходная концентрация кислорода во вдыхаемом нами воздухе (в нормальном) составляет 20,9%. Нормальная концентрация кислорода в выдыхаемом воздухе считается равной 16,3% (мы не можем полностью использовать проходящий через легкие кислород). Однако, эта вторая цифра не постоянна — в некоторых случаях она может заметно отличаться от указанного значения в большую сторону (если организм мало забирает кислорода). Итак, в норме, мы способны забирать из воздуха до 4,6% кислорода (или меньше). Таким образом, потребление кислорода организмом как минимум в 22 раза меньше, чем легочная вентиляция, хотя оба показателя измеряются литрами в минуту.

Путь кислорода от легких к мышцам
Наши легкие пытаются «накачивать» кровь кислородом, а кровь доставляет этот кислород к работающим мышцам. Очевидно, кровь имеет предел насыщения, больше которого она в себя «впитать» не может. Этот предел связан с уровнем гемоглобина — чем он больше, тем больше кровь может в себя «впитать». Каждый грамм гемоглобина способен переносить около 1,3 мл кислорода (теоретический предел чуть выше, но он на практике не достигается). Нормально высокий (!) для здорового человека уровень гемоглобина у мужчин достигает 150-170 г/л, у женщин — 140-160 г/л. Таким образом каждый литр крови способен переносить до 180-220 мл кислорода.

Следующий фактор, лимитирующий доставку кислорода к тканям организма - способности сердца по перекачке крови. Этот предел определяется частотой сердечных сокращений (пульсом) и ударным объемом крови (тем количеством, которое выталкивается за одно сокращение). Здесь цифры примерно следующие. Средние соревновательные значения пульса для более-менее длительной нагрузки (для коротких расчеты не очень интересны, поскольку там работают немного другие законы) колеблется примерно на уровне 165-185 для молодых спортсменов и около 150-175 для ветеранов в возрасте 35-55 лет (в более старшем возрасте — еще чуть пониже). Максимальный пиковый пульс бывает выше; при самой грубой прикидке его принято рассчитывать по формуле «220 минус возраст». Однако, из опыта известно, что после достижения частоты сердечных сокращений (ЧСС) 190 уд/мин дальнейший рост пульса сопровождается снижением ударного объема (из-за возникновения «дефекта диастолы»), поэтому именно это значение принято использовать для определения пиковой расчетной производительности сердца, хотя иногда максимум достигается еще раньше.

Занятия спортом увеличивают производительность сердца

Ударный объем крови для среднестатистического мужчины составляет около 120 мл, для тренирующегося физкультурника — 130-160 мл, для квалифицированного спортсмена 170-180 мл, для элиты мирового спорта 190-220. Таким образом, объем кислорода, который может быть доставлен к мышцам в соревновательном режиме, колеблется у разных людей (физкультурников и спортсменов) в довольно широком диапазоне: примерно от 3 до 8 литров в минуту. Однако, значения более 7 л/мин встречаются крайне редко, как правило у крупных спортсменов элитного уровня в циклических видах спорта (эти цифры пока касаются только возможностей сердца).

Потребление кислорода мышцами
И вот, мы дошли до самого интересного... А сколько кислорода могут «кушать» мышцы? Оказывается, самые тренированные с точки зрения выносливости мышечные волокна окислительного типа (ОМВ) способны потреблять не более 300 мл в минуту на килограмм своей массы. Наименее выносливые гликолитические волокна (ГМВ) «едят» около 120 мл/мин. В среднем же, у хорошо тренированных спортсменов основные рабочие мышцы потребляют около 200 мл в минуту на каждый килограмм. Остается лишь понять, сколькими килограммами мышц мы работаем?

Наши мышцы неоднородны. Их волокна имеют разную степень тренированности

И тут во всей красе появляется разница между различными видами спорта. Если велосипедист работает в основном ногами, то, например, лыжник активно использует ноги, руки, спину и пресс. Разница в общей массе активно работающих мышц может быть более чем двукратной. При этом не трудно посчитать, что при потенциальной способности сердечно сосудистой системы доставлять мышцам 6 литров кислорода в минуту (это уровень олимпийцев), «накормить» можно не более 30 кг мышц. Вот и приходится выбирать, где эти килограммы выгоднее использовать.

Если велосипедист вполне может себе позволить 30 кг активной мышечной массы в ногах, то лыжнику такая роскошь не позволительна — ему нужно кормить кислородом также руки, спину и пресс. Отсюда и спортивная морфология (различия в составе тела у спортсменов, представляющих разные виды спорта). А теперь, обещанный разговор о нюансах...

Где ваше слабое место
Если сердце некоего индивидуума способно обеспечить поступление к мышцам 3 л кислорода в минуту, то при среднем уровне тренированности этого хватит примерно на 20 кг активно работающих мышц. Для человека средних габаритов, увлеченного бегом (любителя) этого хватит за глаза. Но если речь идет о раскачанном бодибилдере, вставшем на беговые лыжи, то перемещаться ему будет крайне сложно даже классическим стилем. Задыхаться будет.

Теперь обратный пример. Если лыжник, отчаявшийся от постоянного пролета мимо подиума, имеющий производительность сердца 5,5 л/мин, решит уйти в велоспорт, то он имеет шансы стать там звездой мирового или как минимум национального уровня... если только сможет накачать мышцы ног и затем их правильно «окислить», так чтобы потребление кислорода мышцами ног увеличилось с нормальных для лыжного спорта 4 л/мин до нормальных велосипедных 5,5 л/мин. Желательно, правда, при этом немного согнать лишние мышцы в верхней части тела, но это уже нюансы.

Можно привести примеры из профессионального спорта, когда победителя крупного турнира дисквалифицируют за использование кровяного допинга. Таким путем спортсмен ощутимо повысил себе уровень гемоглобина, увеличив объем кислорода, который переносит его кровь.

Как видим, довольно простая арифметика помноженная на довольно не простое лабораторное тестирование спортсмена позволяет оценить, чего не хватает для достижения желаемого уровня результатов. Однако, самого главного мы Вам пока так и не сказали...

Абсолютные или относительные показатели
Еще один нюанс состоит в том, что далеко не всегда имеют смысл абсолютные показатели. Скажем, спортсмен массой 120 кг, имеющий МПК 5 л/мин, в большинстве случаев уступит спортсмену массой 60 кг, имеющему МПК 4 л/мин. В тех случаях, когда состязание НЕ связано с преодолением силы земного притяжения или резкими разгонами и торможениями, перевес часто оказывается на стороне того спортсмена, у кого больше абсолютные показатели мощности и потребления кислорода. Но если предстоит куда-то подниматься или разгоняться, сильнее оказывается тот, кто имеет хорошие удельные показатели, отнесенные к собственному весу. Особенно это наглядно в велоспорте, где есть крупные мускулистые спринтеры с высокими абсолютными показателями и легкие «горняки» — легкие и сухие, с хорошими относительными показателями. Также можно сравнить бегунов на длинные дистанции и гребцов. Если в марафонском беге «нечего ловить» большим и сильным, то в гребле «отдыхают» «мелкие» и сухие.

Там, где правят бал удельные характеристики (относительное потребление кислорода, выраженное в миллилитрах в минуту на килограмм массы тела), ориентироваться можно на следующие цифры (приблизительно, поскольку результаты зависят от методики тестирования):

> 80 мл/кг мин - мировая элита (призеры) в лыжных гонках, велоспорте, легкой атлетике,
70-80 мл/кг мин - уровень национальных сборных в циклических видах спорта,
60-70 мл/кг мин - высокий уровень для игровых видов спорта и единоборств,
50-60 мл/кг мин - спортсмены-любители (циклики), молодые спортсмены,
45-50 мл/кг мин - сильные физкультурники,
35-40 мл/кг мин - мужчины среднего возраста.

В лыжных гонках достигаются максимальные удельные МПК. Фото с сайта fis-ski.com

А причем тут максимум?
Хотя при прохождении тестирования многие обращают внимание на максимальное потребление кислорода (МПК) и максимальную алактатную мощность, которую способен выдать спортсмен, чаще всего в циклических видах спорта успех определяют совсем не эти максимальные показатели. Куда важнее оказывается потребление кислорода (ПК) на уровне ПАНО (порога анаэробного обмена) и соответствующая этому порогу мощность. Ведь, если МПК указывает на кратковременные возможности организма, то ПК на уровне ПАНО говорит о той работе, которую спортсмен способен выдавать в течение длительного времени. Поэтому, для спринтеров важно знать МПК и максимальную алактатную мощность, а для для стайеров (дистанционщиков) — важнее ПК на уровне ПАНО и мощность на этом режиме. Кроме того, различают также ПК на уровне аэробного порога (АэП) и мощность, соответствующую этому режиму работы.

Отношение ПК на уровне АнП (анаэробного порога) к максимальному потреблению кислорода (МПК) показывает, насколько хорошо у спортсмена «окислены» его основные действующие мышцы (сколь велика в них масса митохондрий). Чем ближе ПК на уровне АнП к значению МПК, тем выше выносливость. Эта относительная величина также зависит от многих факторов: вида спорта, используемых в работе мышц (ноги, руки и т.д.) и даже методики тестирования.

Ориентировочно можно говорить примерно о следующем:

ПК на АнП > 85% от уровня МПК - выдающийся уровень «проработки» (окисления) мышц,
75-80% - высокий уровень «проработки» (окисления) мышц,
65-70% - средний уровень,
менее 50% - низкий уровен

Морфофункциональная и метаболическая характеристика физической работоспособности

Понятие «физическая работоспособность» отражает потенциальную способность человека выполнять максимум механической работы. В обычных условиях жизни и профессиональной деятельности человек использует лишь небольшую часть возможностей своей физической работоспособности (ФР). Более полно она проявляется в спорте, борьбе за жизнь, в случаях стрессового состояния и др. (Булич, Муравов, 2003; Левушкин, 2001; Чумаков, 1999).

Физическая работоспособность является интегральным выражением функциональных возможностей организма человека, входит в понятие здоровья и характеризуется рядом объективных факторов, таких как состав тела и антропометрические показатели; мощность, емкость и эффективность механизмов энергопродукции; функциональные возможности мышц и вегетативных систем; состояние опорно-двигательного аппарата, эндокринной системы и др.

Уровень ФР в значительной степени индивидуален и зависит от наследственных, а также других факторов пола, возраста, состояния здоровья, двигательной активности, спортивной специализации.

Методы оценки анаэробной и аэробной физической работоспособности

Количественной мерой оценки физической работоспособности являются единицы работы (эргометрические показатели): килограммометры (кгм), ватты (Вт), джоули (Дж), ньютон (Н). Для непрямой оценки используют функциональные показатели вегетативных систем (Втмор, Косттл, 2003; Белоцерковский, 2005; Солодков, Сологуб, 2005).

Поскольку энергообеспечение механической работы происходит одновременно аэробным и анаэробным путями, ФР, по преимущественному вкладу различных механизмов ресинтеза АТФ, разделяют на три вида:

- физическую работоспособность аэробную (ФРа);
- физическую работоспособность анаэробную (ФРан);
- физическую работоспособность со смешанным типом энергообеспечения (ФРсм).

Физическая работоспособность аэробная — это способность человека выполнять длительную циклическую глобальную работу, требующую значительного напряжения аэробных окислительных процессов. Показателями ФРа являются объем, мощность или предельное время выполняемой работы (в спорте — спортивный результат).

Вклад аэробного механизма энергообеспечения можно измерять путем регистрации V02max. Этот показатель для нетренированных женщин зрелого возраста составляет в среднем 2,8 л-мин-1 (49 мл-кг-1-мин-1), а для мужчин — 4,0 л-мин-1 (57 мл-кг-1-мин-1). Максимальные значения V02max наблюдаются прежде всего у представителей лыжного спорта (гонки) — 5—6 л-мин-1 (до 90 мл-кг-1 мин-1) и более.

В достижении высокого уровня ФРа важную роль играют возможности функциональных звеньев системы транспорта кислорода в организме и его утилизации. Высокая ФРа обеспечивается увеличением газообмена в 20—25 раз, при этом J1B возрастает до 120 л-мин-1, увеличивается ЧД до 50—60 дыханий за 1 мин и глубина дыхания. Усиление диффузионной способности легких позволяет большему количеству кислорода поступать в кровь. Повышение концентрации гемоглобина, наблюдаемое при этом, способствует увеличению кислородной емкости крови.

ФРа обеспечивается усилением центрального кровообращения: ЧСС до 170 уд-мин-1, СО — до 120 мл и МОК — до 22 л; возрастает кровоток в работающих мышцах до 100—150 мл-мин-1 на 100 г массы мышц. Увеличение этих показателей способствует поступлению в мышцы большего количества кислорода. В тканях организма, прежде всего в мышечной, расширяются возможности аэробного ресинтеза АТФ за счет увеличения количества и размера митохондрий, количества миоглобина, активности ферментов аэробного окисления, накопления гликогена и внутриклеточных липидов.

Физическая работоспособность анаэробная — это способность человека выполнять кратковременную работу с максимально мощным сокращением мышц, что требует максимального напряжения алактатного и лактатного механизмов энергопродукции. В связи с этим различают два вида ФРан:

- алактатная анаэробная, фосфагенная (обеспечивается за счет энергии распада АТФ и КФ);
- лактатная анаэробная, гликолитическая (обеспечивается за счет энергии, образующейся в процессе анаэробного гликолиза).

Проявляется ФРан в скоростно-силовых возможностях, ее показателями являются предельная скорость выполнения движений, а также уровень максимальной скорости освобождения энергии во время анаэробных реакций (для лиц зрелого возраста она равняется 50 ккал-кг-1-мин-1). Более распространенной является оценка вклада анаэробного механизма в процесс энергообеспечения физической работы по количеству кислорода, потребляемого после работы сверх уровня потребления в состоянии покоя (кислородный долг). Этот показатель можно определить только с использованием газоанализатора и измерить быстрый компонент кислородного долга (алактатный) и медленный (лактатный), которые, соответственно, характеризуют вклад обоих анаэробных механизмов в энергообеспечение работы (Дубровский, 2005).

Также распространенным показателем, отражающим вклад анаэробного гликолиза в энергообеспечение физической работы, является максимальный уровень молочной кислоты в крови, что характеризует максимальную мощность гликолитического механизма. Для определения этого показателя на третьей и седьмой минутах после окончания физической нагрузки берут кровь из пальца и с помощью фотометров измеряют содержание молочной кислоты в крови. Этот показатель может достигать 26 ммоль-л-1.

Обеспечение высокого уровня ФРан осуществляется, в основном, благодаря высоким возможностям центральной нервной регуляции мышечной деятельности, высокой способности мышц к скоростно-силовым проявлениям, емкости и мощности фосфагенной энергетической системы работающих мышц. Аэробные механизмы, нуждающиеся в некотором времени для своей реализации, а также системы обеспечения поступления кислорода не успевают выйти на высокий уровень функционирования и потому доля их участия в энергообеспечении — около 5 %.

Физическая работоспособность со смешанным типом энергообеспечения — это способность человека выполнять физическую работу в режимах деятельности двигательного аппарата, приближенных к максимальным. Механизмы энергообеспечения работают в максимальных (аэробные и гликолитические) и близких к максимальным (алактатный) режимах.

Показателями ФРсм являются близкие к максимальным уровни мощности усилий мышц и скорости движения, максимально возможные уровни молочной кислоты в крови (до 26 ммоль-л-1), величины кислородного долга (КД)—до 20 л и более.

Высокий уровень ФРсм возможен при значительном усилении функций организма и обусловлен проявлением скоростной выносливости. Выполнение нагрузки сопровождается максимально возможным напряжением функции внешнего дыхания и кровообращения, что обеспечивает максимально возможное поступление кислорода к работающим мышцам. V02 увеличивается до максимальных величин, но кислородный запрос полностью не удовлетворяется и потому растет КД. Высокая мощность такой нагрузки нуждается в интенсификации анаэробного энергообеспечения, при этом особенно повышаются требования к гликолитическому процессу.

Работоспособность ограничивается накоплением молочной кислоты и потому важное значение имеют два фактора: емкость буферных систем и увеличение количества малочувствительных к снижению pH изоферментов (Буланов, 2002; Henricsson, 1992; Williams, 1990).

Кислородный долг

Физиологические процессы довольно инерционны, поэтому в начале выполнения нагрузки потребление мышцами кислорода повышается медленнее, чем мощность мышечной работы, которая может достигать максимума в течение нескольких секунд (рис.). Скорость потребления кислорода отстает от энергетических потребностей мышц, поэтому вначале они покрываются из других источников. За счет анаэробного гликолиза в мышце АТФ синтезируется быстрее, чем в процессах, требующих участия кислорода. Таким образом, в начальную фазу мышечной работы АТФ в мышце синтезируется из креатинфосфата и в ходе анаэробного гликолиза. Необходимый кислород мышца вначале получает из миоглобина и гемоглобина и резервов О2 в альвеолярном воздухе — т.е. активирует свои функциональные резервы.

Следовательно, в начальной фазе мышечной работы в мышцах формируется кислородный дефицит. После окончания работы этот дефицит должен быть покрыт за счет дополнительного потребления кислорода, которое называется «кислородный долг».

Вследствие дефицита О2 в мышцах в начале работы накапливается молочная кислота, которая при постоянной напряженной физической нагрузке не успевает утилизироваться; по окончании работы этот метаболит активно окисляется до углекислого газа и воды либо используется в печени и мышцах для ресинтеза гликогена. В плазме крови молочная кислота диссоциирует на Н+ и лактат, что вызывает снижение pH плазмы крови ниже 7,35 (в покое pH крови составляет около 7,4). Это состояние называется лактат-ацидозом, и оно имеет глубокий физиологический смысл: благодаря такому сдвигу pH периферические капилляры расширяются и приносят к работающим мышцам больше кислорода и питательных веществ.


«Методическое планирование программы тренировок»
Научное руководство под ред. профессора Л.П. Лысова, 2016

Мышечная усталость и митохондриальное дыхание

Развитие мышечной усталости у различных типов сократительных волокон
Быстрое снижение выносливости скелетной мышцы происходит при 15—20% от максимального самопроизвольного сокращения как при продолжительных изометрических, так и при динамических упражнениях. Мышца или группа мышц может уставать из-за нарушений в одном или всех нейромышечных механизмах, вовлеченных в мышечное сокращение. Кислород и другие вещества в итоге оказываются в митохондриях мышц. Структурное ограничение для переноса углеводов и жиров из капилляров в мышечные клетки достигается при работе умеренной интенсивности (т.е. меньше, чем 50% от V02 макс). Это ограничение имеет место на уровне сарколеммы. При работе это максимальное значение превышается, и для окисления используются внутриклеточные запасы веществ. Поэтому не удивительно, что в организме спортсменов и продолжительно тренирующихся людей встречаются большие по размеру углеводы внутри мышечных клеток и запасы липидов. Уменьшение внутриклеточных запасов энергии замедляет обмен веществ в мышцах и вызывает их сокращение, что приводит к развитию усталости в мышцах.

В период отдыха запасы веществ восполняются с небольшой скоростью и откладываются внутри клетки. После достаточного периода восстановления метаболическое топливо снова доступно для митохондрий для аэробной работы высокой интенсивности.

Было показано, что воздействие свободными радикалами на мышцы усиливает усталость. Изнуряющие упражнения повышают образование ВРЧК в скелетных мышцах, что также связано с меньшим уровнем митохондриального дыхания. Биохимические изменения, наблюдаемые в уставшей мышце in vivo. такие как повышенное образование продуктов перекисного окисления тиобарбитуровой кислоты и окисление GSH, несомненно, указывают на окислительный стресс.

Неспецифические антиоксиданты, используемые для проверки участия ВРЧК в развитии усталости, дали неоднозначные результаты. Однако N-ацетилцистеин (NAC), антиоксидант тиольной группы, откладывает развитие усталости, не влияя на сокращаемость неуставшей мышцы. Таким образом, антиоксиданты могут использоваться в терапии для замедления развития усталости и улучшения выполнения упражнения.

Источники свободных радикалов в скелетной мышце

Основное образование радикалов в скелетной мышце происходит в митохондриях. Человек со средней активностью потребляет около 22 моль кислорода в день. Приблизительно подсчитано, что около 1~3% потребленного кислорода не проходит нормальный метаболический путь до воды и других веществ, а превращается в ВРЧК. ВРЧК образуются в электрон-транспортной цепи митохондрий посредством одновалентного восстановления О2. Это приводит к образованию радикалов супероксида, первой ступени в образовании ВРЧК, и затем радикалы супероксида превращаются в различного вида реакционноспособные формы кислорода разнообразными путями. Уровень образования супероксида прямо пропорционален уровню потребления кислорода митохондриями. При состоянии метаболического стресса, например, при ишемической реперфузии и тяжелых физических нагрузках, которые связаны с повышенным потреблением кислорода, давление электронов в электрон-транспортной цепи возрастает, а активность цитохромоксидазы снижается, что приводит к потребности в альтернативном акцепторе кислорода, таком как кофермент Q (КоQ). Семиквинон - это основное самоокисляющееся вещество в митохондриях, которое получается унивалентным восстановлением из KoQ с помощью электрона из НАД Н или сукцината в присутствии НАД H-KoQ-редуктазы и сукцинатде-гидрогеназы. С помощью результатов спектроскопии и электронного парамагнитного резонанса было показано, что супероксид формируется из KoQ семиквинона в условиях опыта, при которых субмитохондриаль-ная электрон-транспортная цепь полностью блокируется ингибиторами, которые взаимодействуют с окислителем феррицитохром Ь-566. Другие сайты образования супероксида в дыхательной цепи находятся внутри НАД Н-дегидрогеназы между сайтом, чувствительным к ртути, и сайтом, чувствительным к ротенону; вероятна негемная железосерная функция.

Кровоток в мышцах возрастает экспоненциально метаболизму. Высокореакционноспособные частицы кислорода из сосудов могут играть очень важную роль при физических нагрузках. Ксантиндегидрогена-за, находящаяся в эндотелиальных клетках большинства тканей, включая мышечную, является важным ферментом деградации продуктов обмена пурина. Ксантиндегидрогена-за использует НАД+ как акцептор электрона. В состоянии метаболического стресса из-за протеолитической активности и окисления сульфгидрильных групп ксантиндегидрогеназа превращается в ксантиноксидазу, которая использует молекулы кислорода в качестве акцепторов электрона и образует супероксид. Сосудистый эндотелий скелетных мышц богат ксантиндегидрогеназой. Этот фермент в анаэробных условиях может превращаться в ксантиноксидазу. Активность ксантинок-сидазы - это важный источник ВРЧК в мышцах. Свой вклад в это изменение вносят и активированные нейтрофилы.

Повышенная активность ксантиноксидазы в капиллярной стенке в мышцах и в лейкоцитах, мигрирующих в мышцы, способствует образованию ВРЧК во время физической нагрузки, особенно эксцентрического типа. Установлено, что при ишемической реперфузии образуется избыточное количество ВРЧК за счет активности ксантиноксидазы. Скелетная мышца подвержена частичной ишемии и реперфузии при тяжелой физической нагрузке.

Экстремальные физические упражнения вызывают иммунный ответ на экстремальное воздействие, характеризующийся активацией и мобилизацией нейтрофилов, что приводит, например, к ишемии и реперфузии. При тяжелых физических нагрузках, особенно при эксцентрической нагрузке, нейтрофилы мигрируют к месту повреждения в мышцах. Активированные нейтрофилы накапливаются в месте повреждения и фагоцитируют клеточные фрагменты и микроорганизмы с помощью протеолитических ферментов и ВРЧК. При окислительном взрыве активированные нейтрофилы и другие фагоциты образуют супероксид в избытке с помощью НАДФ Н-оксидазы. Избыток супероксида далее превращается в сильные физиологические окислители, такие как перекись водорода и гидрохлорид. ВРЧК, формирующиеся при окислительном взрыве, способствуют уничтожению патогенов и залечиванию ран. В определенных условиях, например, при физической нагрузке, ВРЧК, образованные при окислительном взрыве, могут также вызывать окислительное поражение клеток организма.

В скелетных мышцах экспрессируется конститутивная синтаза окиси азота (NOS) и образуется NO, который изменяет сосудистый контроль, потребление глюкозы, потребление кислорода митохондриями, метаболизм циклических нуклеотидов и сокращающую функцию скелетных мышц. NOS активность заметна в разнообразных бедренных и дыхательных мышцах и значительно отличается в разных мышцах. Без внешнего воздействия скелетная мышца крысы экспрессирует или нейронный NOS, или эндотелиальный, или оба.

NO может влиять на сокращение мышц, которое сильно зависит от окислительного метаболизма. Недавние исследования показали, что ингибиторы N0 усиливают, а доноры NO уменьшают сокращение скелетной мышцы. Уровень активности NOS в различных мышцах зависит от их способности к сокращению. Однако предполагают, что эндогенный NO необходим для оптимального функционирования мышечных филаментов при активном укорачивании. NO выборочно способствует отделению медленно сокращающихся популяции мышечных волокон. Такое действие могло бы минимизировать внутреннее давление, против которого мышцы сокращаются, увеличивая таким образом как скорость, так и вырабатываемую силу.

Концевая пластинка скелетных мышц очень богата митохондриями. Они обладают активным аэробным обменом. При хронической перегрузке камбаловидной мышцы окислительная активность ферментов выборочно повышается в двигательных концевых пластинках. Двигательные концевые пластинки быстро сокращающихся мышц богаты NOS нейтрального типа. N0 взаимодействует с супероксидом, образуя пероксинитрит, который очень токсичен для нервов и действует на соковые цепи цистеина и тирозина в белках. Таким образом, можно считать, что нервно-мышечные соединения - это места, в которых происходит значительная часть образования свободных радикалов в скелетной мышце. Недавно было обнаружено, что N0 может образовываться без ферментов в результате реакции между аргинином и Н202.

Кроме того, N0 может также тормозить дыхание за счет прямого подавления цитохромов или контролировать другие физиологические функции, которые регулируются митохондриальным высвобождением Са++, следующим за ингибированием цитохрома. Было показано, что N0 и доноры N0 непосредственно влияют на потребление кислорода в интактной скелетной мышце и подавляют функционирование митохондрий. Такое ингибирование может блокироваться предварительной обработкой ингибиторами NOS. Поскольку свободные радикалы кислорода могут способствовать развитию усталости, быстрая инактивация радикалов супероксида из митохондрий с помощью N0 может выполнять защитную роль.

НАЗВАНЫ НЕБЕЗОПАСНЫЕ СПОРТИВНЫЕ ДОБАВКИ

Чиновники намерены запретить продукты с 1,3-диметиламиламином, или экстрактом герани.

Если ты более или менее серьезно занимаешься спортом, то наверняка проявлял интерес к спортивным добавкам. Наш фитнес-редактор Дмитрий Смирнов по мере своих сил помогает новичкам разобраться в этом непростом вопросе, а мы в свою очередь снабжаем тебя актуальной информацией из мира этих самых supplements, рынок которых уже давно стал глобальным. 

 Не все банки одинаково полезны

На днях Агентство пищевых стандартов Австралии и Новой Зеландии (FSANZ) опубликовало предупреждение, которое советует с осторожностью относиться к продуктам, содержащим 1,3-диметиламиламин (DMAA). Специалисты отмечают, что потребители, купившие спортивные добавки с этим компонентом, жаловались на повышенное давление, рвоту и ряд иных побочных эффектов.

Обычно DMAA, который называют экстрактом герани, присутствует в так называемых предтренировочных комплексах. 

По словам заместителя главного исполнительного директора Агентства Мелани Фишер, организация сейчас рассматривает вопрос о запрете препаратов, содержащих 1,3-диметиламиламин, и советует любителям фитнеса избавиться от уже приобретенных продуктов с DMAA. 

Пока же экспертиза выявила это вещество в следующих спортивных добавках: Noxpump, 3-D explosion, Beta-Cret, PreSurge, 1 MR, Cyroshock, Jack3D, Mesomorph, Neurocore, Oxyelite powder, Hemo Rage Black.