Читая состав на упаковке продуктов питания, мы часто видим среди ингредиентов глутамат натрия. Кто-то сразу вернёт такой продукт на полку, потому что слышал, что он вреден, а кто-то спокойно положит в свою корзину, зная его свойства. Так где же правда? Что такое глутамат и для чего он нужен (а он правда нужен) в нашем организме?
Заметим сразу: чего уж точно не стоит делать – так это бояться. Глутаминовая кислота – одна из 20 аминокислот, встречающихся во всех белках организма. Глутамат, её кислотный остаток, — это то, что остаётся, когда от неё «отваливается» катион водорода H+, что в условиях организма происходит почти всегда.
Первый среди равных
По-видимому, глутамат – один из первых нейромедиаторов. Он появился на рассвете эволюции многоклеточных, уже тогда, когда ещё даже не было самой нервной системы. Отголоски этого мы наблюдаем сегодня у губок. Эти древние и примитивные существа не имеют специализированных нервных клеток. Однако, сокращение их тела активируется глутаматом и блокируется γ-аминомасляной кислотой. Ещё более интригующим фактом выглядит наличие генов глутаматных рецепторов, а так же белков, задействованных в синтезе глутамата, у гребневиков. Эти организмы, некрупные, студенистые, похожие на безмятежно парящие в воде дирижабли, первыми отделились от общего эволюционного предка всех многоклеточных. Позднее исследования показали, что появление нервной и мышечной системы гребневиков и всех остальных многоклеточных происходило независимо. А это означает, что придирчивая эволюция как минимум дважды стояла на перепутье и дважды выбирала глутамат в качестве основного возбуждающего медиатора нервной системы.
Так уж ли велико возможное разнообразие вариантов организации животных? Или глутамат настолько универсален и удобен в роли нейромедиатора? Или же просто к моменту расхождения двух ветвей многоклеточных все предпосылки для выбора глутамата в виде пути его биосинтеза и широкого спектра подходящих рецепторов уже сложились? Скорее всего, все эти причины сыграли свою роль.
Рождённый возбуждать
В любом случае, глутамат оказался главным возбуждающим медиатором нервной системы животных. К середине ХХ века учёные накопили большой объём данных о том, что глутаминовая кислота содержится практически во всех структурах мозга.
Впервые идею о значении этого вещества для нервной системы предложил Тюсиро Хайоши в 1954 году. В своих работах он выяснил, что введение глутаминовой кислоты в желудочки головного мозга собак и обезьян вызывает судороги. К концу 50-х провели эксперименты, в которых глутамат деполяризовал и возбуждал нейроны спинного мозга кошки.
Формула глутаминовой кислоты
Кажется, что этих данных должно было с лихвой хватить для признания глутамата одним из важнейших медиаторов ЦНС. Но не тут-то было! Для сообщества нейрофизиологов того времени казалось очевидным, что определённый нейромедиатор может распространяться только в отдельных структурах мозга и выполнять какую-то одну, специализированную роль, а его концентрация в мозге не может быть слишком большой. Глутамат же возбуждал абсолютно все нейроны, на которые его капали в экспериментах. Так же выяснилось, что он – одно из наиболее заметных низкомолекулярных веществ мозга и участвует в десятках метаболических путей. А ещё кажется, что само понятие о действии нейромедиатора на рецептор подразумевает точнейшее соответствие их структур друг-другу по типу «ключ-замок».
Но на деле оказалось, что различные аналоги глутамата действуют на нейроны не сильно хуже его самого. Даже экзотический для живого организма правый оптический изомер L-глутамата – D-глутамат (об оптической изомерии мы рассказывали в тексте о леводопе) возбуждал нейроны. Да и найти подходящий для глутамата антагонист, способный заблокировать его действие на рецептор, долго не удавалось. Казалось бы, ну какой же он после этого нейромедиатор? Обычный, очень распространённый и нужный метаболит мозга.
Однако не прошло и десяти лет, как группа Джеффа Уоткинса нашла первые избирательные активаторы ещё не открытых глутаматных рецепторов. В опытах одна часть клеток, активируемых глутаматом, так же возбуждалась его структурным аналогом NMDA (N-метил-D-аспартат), а другая часть клеток – каиновой кислотой.
Через некоторое время миру открылся ещё и третий вид чувствительных к глутамату клеток – они возбуждались под действием AMPA (альфа-аминометилизоксазолпропионовой кислоты). Позже обнаружились избирательные антагонисты (блокаторы активации), а затем и сами глутаматные рецепторы.
Каждому – своё предназначение
Сейчас известно, что все рецепторы глутаминовой кислоты можно разделить на две обширные группы. Глутаматные рецепторы ионотропного типа – представляют собой ионный канал, который открывается в момент активации глутаматом и пропускает внутрь клетки поток катионов. Именно рецепторы этой группы делятся на три типа: NMDA, каинатные и AMPA-рецепторы – по названиям соединений агонистов. Каинатные и AMPA-рецепторы – пожалуй, самые распространённые типы рецепторов в мозге. Именно их взрывная активация во время приступа эпилепсии приводит к потере сознания и судорогам.
Значительно более изучены NMDA-рецепторы. Их много в коре больших полушарий, особенно в гиппокампе. В отличие от АМРА и каинатных рецепторов их ионный канал проводит не только ионы Na+ и К+ , но и Ca2+ . А вот ионы Mg2+ в нём застревают, блокируя рецептор. Но когда за счёт других рецепторов (например, тех же АМРА-рецепторов) возникает потенциал действия на нейроне, то «магниевые пробки» выбиваются из каналов, резко увеличивая количество активных рецепторов, а, значит, и чувствительность нейрона. Считается, что именно этот механизм краткосрочного усиления чувствительности нейрона к стимулам лежит в основе кратковременной памяти.
Количество различных метаботропных глутаматных рецепторов намного больше. Эти белки не имеют ионного канала и передают сигнал внутрь клетки за счёт G-белка. В ответ на связь с медиатором они изменяют свою структуру, активируя G-белок (отсюда их второе название: GPCR – G-Protein Coupled Receptors). Освобождённый G-белок запускает в клетке серию реакций, приводя к генерации или, наоборот, затуханию нервного импульса.
Известно три обширных семейства глутаматных рецепторов метаботропного типа. Все они разбросаны по различным отделам мозга, а некоторые встречаются и в столь неожиданных местах, как вкусовые почки на поверхности языка.
Пятый элемент
Кстати, сколько вкусов чувствует человек? Со школы мы помним цифру 4: сладкий, горький, солёный и кислый. Кто-то ещё вспомнит острый и будет неправ, потому что жжение перца во рту – это ощущение, создаваемое тепловыми рецепторами в ответ на химическое вещество-активатор (капсаицин) и, строго говоря, вкусом не является. Но на самом деле 5-й вкус существует, просто о нём мало кто слышал. Несмотря на то, что он имеет довольно долгую историю.
В 1907 году профессор токийского университета Икэда Кикунаэ заинтересовался источникомсвоеобразного вкуса конбу – водоросли ламинарии японской. Через год напряжённой работы ему удалось выделить из сушёной водоросли натриевую соль глутаминовой кислоты. Вкус полученного вещества полностью соответствовал вкусу ламинарии.
Кристаллы глутаминовой кислоты
О самой глутаминовой кислоте на тот момент знали уже более 40 лет: впервые её получил немецкий химик Ритхаузен в 1866 году. Но никто не мог предположить, что эта аминокислота как-то связана с вкусовыми ощущениями. Правда, соотечественник Ритхаузена Эмиль Фишер спустя несколько десятилетий всё-таки попробовал глутаминовую кислоту, но почему-то вкус аминокислоты не произвёл впечатления на нобелевского лауреата. Очередное открытие прошло буквально в сантиметре мимо возможного автора.
Позднее классик немецкой химии описывал вкус аминокислоты как кислый с пресным послевкусием. Однако Кикунаэ назвал вкус глутамата «умами», дословно с японского – «приятный вкус». Отчасти столь разное восприятие объясняется тем, что Фишер пробовал собственно глутаминовую кислоту, а Кикунаэ выделив кислоту, перевёл её в натриевую соль. Большинство глутамат-содержащих продуктов, в том числе и ламинария, имеют значение кислотности, близкое к нейтральному, так что вкус «умами» определяется именно кислотным остатком – глутаматом. В кислоте же его вкус будет маскироваться кислым, возникающим из-за катионов водорода (да, все кислоты и правда кислые на вкус).
Икеда Кикунаэ
Попав на эпителий языка, глутамат активирует метаботропные глутаматные рецепторы типа 4, придавая пище насыщенный вкус, ассоциирующийся с сытной, мясной пищей. Кроме ламинарии большие концентрации свободного глутамата встречаются в томатах, сыре, бобах, соевом соусе. Глутамат высвобождается из состава белков при их термическом разрушении, и, отчасти, ответственен за наваристый вкус мясного бульона. Естественно, что при таком кулинарном значении он стал активно добавляться в продукты, особенно в те, где естественного глутамата не хватает, а сытно-мясной вкус был бы кстати – вроде лапши, завариваемой кипятком. А в азиатской кухне глутамат в виде булого порошка вообще частенько занимает отдельное место на столах, дополняя привычный нам набор из соли, сахара и перца.
Работу нервной системы не представляется возможным описать в двух словах. Но если бы неведомая сила всё-таки принудила нас выразить так её сущность, то первым словом было бы «возбуждение», а вторым — «торможение». Ведь именно баланс этих двух процессов порождает всё многообразие реакций живых существ на сигналы извне. Этими явлениями в центральной нервной системе (ЦНС) управляют аминокислоты — базовые биохимические молекулы, которых называют нейромедиаторами. Их три (на самом деле больше, но эти — основные): глутаминовая кислота (наиболее важный медиатор возбуждения), гамма-аминомасляная кислота и глицин (отвечают за торможение). Сейчас мы поговорим о тормозных нейромедиаторах, а точнее — о гамма-аминомасляной кислоте.
Молекула ГАМК
Давным-давно, когда мир ещё не знал об Интернете, постмодернизме и оружии массового поражения, один из наиболее влиятельных физиологов второй половины XIX в. Иван Михайлович Сеченов в своих работах показал существование в ЦНС явления торможения. В ранних опытах Сеченова стимуляция определённых центров нервной системы лягушки подавляла рефлекторное движение лапки, выполняя таким образом функцию «тормоза» для этого рефлекса. В те времена дать ответ на вопрос о том, как осуществляется торможение в нервной системе на клеточном и молекулярном уровне, было невозможно. Для этого требовалось несколько десятков лет постепенного накопления данных, добытых трудолюбивыми учёными в лабораториях по всему миру, в том числе и в России (вспомнить хотя бы нобелевского лауреата Ивана Петровича Павлова). Именно благодаря их труду мы теперь имеем возможность спуститься по воображаемой иерархической лестнице до уровня молекул и разобраться подробнее, что же именно открыл Сеченов.
Формула ГАМК
Основной медиатор торможения в ЦНС — аминокислота ГАМК (гамма-аминомасляная кислота). В англоязычных источниках мы видим её под аббревиатурой GABA, поскольку в английском языке она носит более формальное химическое название – гамма-аминобутановая кислота. Что это значит на практике? Почти в любом регионе мозга можно найти нейроны, несущие на себе рецепторы молекул ГАМК. При этом активация этих рецепторов приводит к гиперполяризации мембраны нейрона (об этом процессе мы писали в статье про потенциал действия). Такой нейрон становится на некоторое время менее восприимчивым к активирующим (возбуждающим) сигналам от других нервных клеток. Таким образом, ГАМК выполняет функцию молекулярного тормоза, регулирующего активность нейронов.
Как нейрон доходит до этого состояния? Рецепторы ГАМК можно разделить на две группы – ионотропные и метаботропные. Метаботропные рецепторы относятся к обширному семейству GPCR (G-protein coupled receptors; рецепторы, сопряженные с G-белками). Они связываются с молекулами ГАМК и пробуждают ферменты, которые активируют калиевые каналы, то есть транспортные белки, занимающиеся поставками калия сквозь мембрану клетки для передачи нервных сигналов.
Ионотропные рецепторы (или лиганд-управляемые ионные каналы) сами представляют собой ионные каналы, проницаемые для ионов хлора. Активация и калиевых, и хлорных каналов преследует одну цель: затормозить нервные импульсы (положительно заряженные ионы калия покидают клетку, делая её заряженной отрицательно относительно внешней среды; отрицательно заряженные ионы хлора проникают внутрь клетки, придавая ей дополнительный отрицательный заряд).
Широкая распространённость рецепторов ГАМК в нервной системе сделала возможной разработку множества лекарств, молекулы которых взаимодействуют с различными типами этих рецепторов. Например, бензодиазепины – лекарства, обладающие успокоительным эффектом – работают как положительные модуляторы ионотропных рецепторов ГАМК. Молекулы бензодиазепинов связываются с рецептором и делают его более чувствительным к воздействию природной гамма-аминомасляной кислоты, что приводит к «затормаживанию» некоторых процессов в мозге и медикаментозному успокоению.
В последние годы идёт разработка и негативных модуляторов рецепторов ГАМК для стимуляции работы нервной системы при состояниях, когда она слишком «заторможена» от природы или в результате воздействия каких-либо веществ, например, алкоголя.
Названия большинства нейромедиаторов мало что говорят непосвящённому человеку. Ацетилхолин, ГАМК, серотонин – просто набор странных звуков. То ли дело адреналин! Это слово тут же рождает целую бурю ассоциаций. В чьей-то голове возникнет брутальный профиль Джейсона Стэтхема из одноимённого фильма, кто-то представит себе отмороженного фрирайдера-экстремала летящего вниз по горному склону или вспомнит былые разборки с гопниками в соседнем дворе. Адреналин уже давно превратился в настоящую икону популярной культуры, став символом чего-то страшного, рискованного и по-своему притягательного. Но что же такое адреналин с точки зрения нейрофизиолога?
Молекула адреналина
Начнём с истоков. Ещё в середине XIX века известный английский терапевт Генри Солтер включил в свою монографию об астме главу, посвящённую «стимулянтам». В это понятие он включил крепкий кофе, подавляющий сонливость, а также «сильные душевные эмоции». Действительно, приступы астмы обычно случаются во сне и никогда не происходят во время нервного напряжения. Однако природа этого эффекта долгие годы ускользала от физиологов.
В начале 1890-х годов немецкий фармаколог Карл Якобж (Jacobj), работая в лаборатории Освальда Шмидеберга исследовал влияние надпочечников на перистальтику кишечника. Электрическая стимуляция блуждающего нерва немедленно вызывала сокращения кишки, так же как и введение мускарина, алкалоида красного мухомора. Оба этих эффекта быстро исчезали при электрической стимуляции надпочечников. Казалось бы, результат говорил о том, что надпочечники способны выделять какое-то вещество, угнетающие перистальтику кишечника. Однако исследователи склонились к выводу, что действие надпочечников передаётся в кишечник через какие-то тончайшие нервные волокна, всё ещё не найденные анатомами.
В конце 1893-го года практикующий терапевт, англичанин Джордж Оливер, изобрёл инструмент, позволяющий измерять диаметр артерии подопытного, не прибегая к какому-либо повреждению кожи. Желая изучить действие ряда веществ на тонус лучевой артерии, Оливер, недолго думая, взял в качестве испытуемого собственного сына. На дворе был конец XIX века, и практика использования учёными членов своей семей в роли подопытных была самым обычным делом. Подкожное введение глицеринового экстракта надпочечной железы коровы привело к быстрому сокращению диаметра лучевой артерии мальчика. Взволнованный таким результатом, Оливер поделился своим наблюдением с лондонским профессором Эдваром Шафером, проводившим похожие исследования на анастезированных собаках. Профессор скептически отнёсся к рассказам коллеги. Тогда, дабы наверняка разрешить все сомнения, они вместе повторили эксперимент: на этот раз сын Оливера получил дозу экстракта надпочечника уже прямо по вене. Результат превзошёл все ожидания — столбик ртути в манометре моментально взлетел вверх, что говорило о быстром сокращении артерий и росте давления крови Справедливости ради, нужно сказать, что схожий результат почти одновременно был получен польскими учёными Владиславом Жимоновичем и Наполеоном Кубильски (Władysław Szymonowicz and Napoleon Cybulski). Однако оба польских автора никогда не оспаривали приоритет Оливера и Шафера.
Наполеон Кубильски
Вдохновлённые этими данными химики сразу из нескольких лабораторий мира начали гонку по выделению и очистке загадочного действующего начала экстракта. Первым успех улыбнулся Джону Абелю из Балтимора, выделившему еще не очищенное вещество и назвавшему его – эпинефрин. Именно под этим названием адреналин более известен сейчас в англоязычном мире. Но только в 1901 году, японскому химику Дзёкити Такаминэ удалось получить чистое соединение, которое вскоре начало производиться под торговой маркой «Адреналин».
Дзёкити Такаминэ
Связанные одной цепью
С химической точки зрения адреналин – типичный член семейства нейромедиаторов-катехоламинов. Мы уже знакомы с двумя его близкими родственниками: дофамином и леводопой. Пращур всей этой семейки – аминокислота тирозин, которая благодаря работе целого каскада ферментов превращается сначала в леводопу, потом в дофамин, затем в норадреналин, и, наконец, после метилирования норадреналина на свет появляется адреналин. Рождаясь в реакциях одного метаболического пути, катехоламины имеют так же и общую систему расщепления. Их существование обрывается одним из двух ферментов: моноаминоксидазой, окисляющей катехоламины, либо и катехол-о-метилтрансферазой, присоединяющей метильную группу к одному из их гидроксилов. Многие антидепрессанты, а так же препараты против болезни Паркинсона временно подавляют работу этих ферментов, увеличивая содержание катехоламинов (в первую очередь дофамина) в мозге.
В 1904 году, меньше чем через 10 лет после работы Оливера и Шафера, берлинский невролог Макс Левандовски обнаружил, что экстракт надпочечника расширяет зрачок глаза, точно также как электрическая стимуляция ганглиев симпатической системы. Получив сообщение о результатах коллеги, Томас Элиотт, работавший в Кембридже, проводит кропотливое сравнение действия адреналина на различные органы и ответа тех же органов при стимуляции симпатических узлов электричеством. Реакции полностью совпали! Возможно именно адреналин является передатчиком информации от симпатических нервных окончаний к органам и тканям? Эта гипотеза оказалась пророческой, а адреналин стал первым открытым веществом-нейромедиатором в истории науки.
Макс Левандовски
Двуликий Янус
По факту, адреналин является не только нейромедиатором, но и гормоном. Обе его роли тесно связаны с симпатической нервной системой. Как мы помним, внутренними органами тела управляет вегетативная нервная система. Она заботливо избавляет сознание от уймы лишних тревог, например — за переваривание пищи, работу желёз, регуляцию сокращений сердца. Как в любой приличной организации, в вегетативной системе работает принцип разделения обязанностей. Одна её часть, называемая парасимпатической системой, специализируется на том, что переводит внутренние органы в режим переваривания пищи и восстановления сил: активирует перистальтику кишечника, расширяет кровеносные сосуды пищеварительной системы, вместе с тем она сужает кровеносные сосуды мозга и мышц. Именно из-за неё послеобеденный час – не лучшее время для великих свершений. Смежная, симпатическая система наоборот подготавливает организм к реакциям типа борьбы или бегства. Она учащает сердцебиение, угнетает работу кишечника, расширяет просвет бронхов и диаметр зрачка, сужает сосуды внутренних органов, одновременно расширяя сосуды мышц.
Симпатическая нервная система состоит из центров, находящихся в головном и спинном мозге, нервов, отходящих от спинного мозга и двух тяжей узлов (ганглиев) вдоль позвоночника. Эти самые ганглии и стимулировали током Левандовски и Элиотт. Тела преганглионарных симпатических нейронов (тех, которые находятся перед ганглиями) расположены в спинном мозге, отростки же идут в ганглии. Из окончаний этих отростков выделяется нейромедиатор ацетилхолин. Он активирует постганглионарные нейроны, тела которых и составляют большую часть объёма симпатических ганглиев. Отростки этих нейронов идут к органам и тканям. Именно из их окончаний выделяется нейромедиатор адреналин, локально действуя на гладкие мышцы полых органов и кровеносных сосудов. Но к каждому кровеносному сосуду невозможно подвести отдельный нерв. Поэтому адреналину пришлось взять на себя ещё и работу гормона. И тут пришло время вспомнить про надпочечники. Мозговое вещество надпочечников – это по сути, пара видоизменённых эволюцией симпатический ганглиев. Разве что их постганглионарные нейроны не имеют длинных отростков, а выделяют адреналин прямо в кровь, превращая нейромедиатор в гормон.
Бабочки в животе
В качестве гормона адреналин действует практически на все ткани. Его первоочердная задача – сделать так, чтобы организм выжил в опасной ситуации. Решая её, он мобилизует скрытые резервы, стимулируя энерговыделение и не стесняется отключать лишние, в данной ситуации, процессы синтеза и запасания. Попадая в печень, адреналин активирует расщепление гликогена до глюкозы, увеличивая её содержание в крови. Одновременно он запускает расщепление жиров и тормозит синтез белка. Под его действием угнетается перистальтика кишечника и теряется аппетит. Он усиливает процессы энергообмена и расширяет кровеносные сосуды в мышцах и лёгких. В большинстве остальных тканей он наоборот сужает сосуды, чтобы сэкономить энергетические ресурсы и поднять давление. Но самый верный признак выброса адреналина – учащение дыхания и частоты сердцебиения. Офисный работник, почувствовав все эти события на себе, воспримет их как надоевший стресс, влюблённый – как приятное порхание «бабочек в животе». А для спортсменов-экстремалов они вообще сливаются в настоящую адреналиновую эйфорию.
Благодаря своему быстрому сосудосуживающему эффекту и стимулирующему действию на все основные жизненные функции организма, адреналин стал незаменимой частью арсенала медиков. При различных видах шока и во время проведения реанимации введение адреналина – одна из первых мер помощи. Он быстро снимает отёки, стимулирует сердце и поднимает давление. А его способность сокращать сосуды используется в местной анестезии: при введении ультракаина в смеси с адреналином, анестезия действует гораздо дольше, ведь ультракаин медленнее вымывается из-за снижения кровотока. Так что, если стоматолог спрашивает: делать вам анестезию с адреналином или без – поймите его правильно! Он переживает из-за вашей возможной гипертонии, а не из-за того, что вы можете недополучить острых ощущений во время его работы.
Почему же на разные типы тканей адреналин действует так по-разному? Всё дело в разнообразии адренергических рецепторов. Все адренорецепторы принадлежат к метаботропным рецепторам, то есть не имеют ионного канала и реагируют на связь с адреналином изменением конфигурации и активацией G-белка (подробнее о них мы писали в статьях (см. «серотонин» и «глутамат»). Адренорецепторы делятся на две группы α-типа: α1, α2 и β-типа: β1, β2, β3. Каждый подтип рецептора специализируется на своей функции, а наличие на поверхности клетки рецепторов того или иного типа определит то, как она будет реагировать на адреналин. При этом адреналин не всегда является единственным естественным агонистом адренорецепторов, так, например, адренорецепторы α2-типа, локализованные в ЦНС активируются под действием его близкого родственника — норадреналина.
Как работают адренорецепторы
Любопытно, что введение адреналина влияет на работу долговременной памяти, увеличивая способность к запоминанию информации. С точки зрения эволюции, это вполне логично – если вам удалось выбраться из опасной ситуации, очень полезно хорошенько запомнить, из-за чего она произошла и как вы из неё выпутались.
Наверное, герой нашего сегодняшнего рассказа не зря получил свою скандальную известность. Его действие делает наше существование не только более длительным, но и ярким. Ведь с какой-то стороны, интересная жизнь – это просто умение правильно выбрать источник адреналина по своему вкусу.
Витамины "Компливит" попали в список запрещенных препаратов WADA
16:0027.01.2017
Московская федерация плавания (МФП) предупредила своих спортсменов о возможных допинг-инцидентах в случае употребления витаминов "Компливит".
В своем аккаунте в социальной сети Instagram организация разместила соответствующее сообщение. Как пояснил агентству "Р-Спорт" глава организации Евгений Коротышкин, "Компливит" был проверен на специальном онлайн-сервисе Российского антидопингового агентства (РУСАДА), который позволяет определить содержание в препаратах запрещенного вещества.
"Было выявлено, что препарат содержит субстанцию "Кобальт", которая включена в запрещенный список Всемирного антидопингового агентства (WADA). Во избежание каких-либо инцидентов мы решили проинформировать о возможных последствиях использования этого препарата", - сообщил агентству "Р-Спорт" Коротышкин.
В новости МОК про Лебедеву и Картера все начали обсуждать ситуацию вокруг нашей спортсменки, а между тем случай ямайского спринтера намного интереснее.
Тут выяснилось, что Неста Картер стал 410-м атлетом, который дисквалифицирован за метилгексанамин (герань). В 2009, было 12 позитивов, в 2010 — 33, в 2011 — 113, ну и в 2012 случился пик — 140 (инфа Dopinglist)
В списке этих 410 спортсменов, например, биатлонистка Эви Захенбахер-Штеле, легкоатлеты Йохан Блэйк и Амантле Монтшо, ну и наш конькобежец Павел Кулижников.
Простой моноамин, даже не метаболизирующийся в организме и определяющийся в моче в чистом виде, похоронил больше элитных спортсменов, чем иной стероид, а всё почему?
Потому что ВАДА не указало распространенные синонимы, которыми на упаковках спортивных пищевых добавок называют этот компонент.
Но случай Несты Картера вообще особенный и, во многом показательный.
Вот история метилгексанамина и Запрещенного списка ВАДА:
Как субстанция, относящаяся к особым (S6b), метилгексанамин был включен в Запрещенный список только в 2011 году.
В документе 2010 года он был перечислен в списке субстанций не относящихся к особым (S6a) под названием methylhexaneamine (dimethylpentylamine).
А до 2010 года метилгексанамина в запрещенном списке вообще не было, и поиск по названию, по любому его названию, ничего бы не дал.
Неста Картер сдал пробу в 2008, напомню.
Так вот, суть в том, что в запрещенном списке актуальном на момент ОИ 2008, метилгексанамин незримо присутствовал как «стимулятор, имеющий схожую химическую структуру и эффекты с теми веществами что перечислены в списке запрещенных».
И этого достаточно, чтобы забрать у человека золото Игр, да не у него одного, а у всей эстафетной команды, включая сами знаете кого.
Более того, с этим решением согласен CAS. Прецедент создало дело 2009/A/1805, когда речь шла о таком же позитиве на метилгексанамин в 2008 году у испанской барьеристки нигерийского происхождения Жозефины Ония.
Ждем новостей о заговоре против Ямайки, о том, что американцы боятся сильных ямайских спринтеров, о том что все это политика, а также о том, что Минспорта Ямайки разрешило своим ребятам не возвращать медали.
По материалам IDEA Fitness Journal Перевод - Сергей Струков
Научный взгляд на интервальную тренировку высокой интенсивности (ВИИТ) В индустрии фитнеса наблюдается всплеск интереса к ВИИТ: повторяющаяся высокая и восстанавливающая нагрузка предлагается в качестве альтернативы продолжительным аэробным упражнениям. ВИИТ, в которой сочетаются энергичные упражнения и активный отдых, – не новая идея. Уже в 1912 году финский бегун-олимпиец на длинные дистанции Ханнес Колемайнен (Hannes Kolehmainen) использовал интервальную работу в своих тренировках (Billat, 2001). Наши знания о ВИИТ возросли, ученые обнаружили, что ВИИТ способна: повышать работоспособность соревнующихся спортсменов улучшать здоровье у занимающихся рекреацией обеспечивать улучшение результатов в продолжительных упражнениях за несколько занятий Стандартный способ улучшения состояния сердечно-сосудистой системы (ССС) – увеличение объема упражнений, например, дольше бежать или ехать на велосипеде или проводить больше времени на «аэробном» тренажере. В то же время ВИИТ, согласно современным исследованиям, может обеспечить прирост физиологических показателей за меньшее время, чем продолжительные низкоинтенсивные упражнения (Daussinetal, 2008). В статье будет обсуждаться адаптация сердечно-сосудистой, скелетно-мышечной систем организма и метаболизма к ВИИТ, а также сравниваться с реакцией на продолжительные упражнения на выносливость (продолжительная аэробная тренировка – упражнения в беге, езде на велосипеде, плавании и т. д. длительностью более 20 минут с постоянной интенсивностью). Также включены основанные на данных исследований примеры ВИИТ и низкоинтенсивной продолжительной тренировки (НИПТ).
Обновлено 16.03.2015 16:03
ФИЗИОЛОГИЯ ССС: ОСНОВНЫЕ РЕАКЦИИ И АДАПТАЦИИ К АЭРОБНОЙ ТРЕНИРОВКЕ
Перед тем как сравнивать ВИИТ и НИПТ, важно рассмотреть, как ССС адаптируется к аэробной работе. Во время аэробных упражнений работоспособность сердца отражают: сердечный ритм, ударный объем (количество крови, выбрасываемое во время одного сокращения) и сократимость сердца (сила каждого сокращения). Эти переменные увеличиваются в ответ на повышение кровотока для обеспечения кислородом работающих мышц. Сокращение скелетных мышц способствует венозному возврату крови к сердцу, что увеличивает наполнение желудочка кровью, по-другому, преднагрузку. Увеличение преднагрузки вносит вклад в повышение ударного объема во время упражнений, что, в свою очередь, предопределяет аэробную работоспособность (Joyner & Coyle, 2008).
Адаптация сердечной мышцы в ответ на прогрессивную тренировку выносливости проявляется в увеличении толщины волокон и расширении левого желудочка, что улучшает функцию сердца во время упражнения. Для долговременной адаптации ССС необходимо выполнять упражнения на выносливость (бег, езда на велосипеде) продолжительностью 30–60 минут, 3–7 дней в неделю (см. рис. 1).
Рис. 1. Реакции и адаптации сердечно-сосудистой системы к тренировке на выносливость. Источники: Joyner and Coyle, 2008; Pavliketal, 2010.
ВИИТ VS НИПТ: АДАПТАЦИЯ ССС
Недавние исследования показали сходную и даже в чем-то превосходящую адаптацию в результате ВИИТ по сравнению с НИПТ (Helgerudetal, 2007; Wisløff, Ellingsen & Kemi, 2009). Helgerudetal продемонстрировали, что 4 серии бега по 4 минуты при 90–95 % максимальной ЧСС (ЧССмакс) с активным восстановлением в течение 3 минут при 70 % ЧССмакс, выполняемые 3 раза в неделю в течение 8 недель, привели к большему на 10 % улучшению ударного объема, чем длительные низкоинтенсивные тренировки такой же частоты, продолжительности и общего потребления кислорода.
В другом эксперименте (Slordahletal, 2004) обнаружено, что аэробная тренировка высокой интенсивности 90–95 % (VO2max) увеличивает массу левого желудочка на 12 % и сердечную сократимость на 13 % выше по сравнению с продолжительными низкоинтенсивными упражнениями.
Максимальное потребление кислорода рассматривают как верхнюю границу поглощения, распределения и использования кислорода для энергопродукции. Обычно называемое «максимальной аэробной мощностью», VO2max является хорошим показателем физической работоспособности. Улучшение функции сердечно-сосудистой системы повышает VO2max организма. Несколько исследований свидетельствуют, что ВИИТ увеличивает VO2max в большей степени, чем традиционная тренировка выносливости (НИПТ).
Daussinetal (2008) измерили изменения VO2max у женщин и мужчин вследствие 8-недельной программы тренировок ВИИТ или НИПТ. VO2max повысилось больше в случае ВИИТ программы (15 %), чем после продолжительной низкоинтенсивной нагрузки (9 %).
Улучшение функций ССС и увеличение VO2max – основные цели пациентов с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, для достижения которых некоторые кардиологические реабилитационные центры начинают включать интервальную тренировку (Bartels, Bourne & Dwyer, 2010). Несмотря на то, что продолжительные низкоинтенсивные упражнения обеспечивают сходные улучшения, применение интервальной тренировки позволяет достигнуть их в более короткие сроки с меньшим количеством занятий.
ВИИТ VS НИПТ: АДАПТАЦИЯ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ
Увеличение количества и размера митохондрий (клеточных «энергетических станций») – характерный признак адаптации к ВИИТ (Gibala, 2009). В течение многих лет считалось, что увеличение плотности митохондрий, как его называют ученые, происходит только вследствие продолжительных тренировок на выносливость.
Во время аэробных упражнений митохондрии используют кислород для производства большого количества АТФ (аденозин трифосфат – энергетическая молекула клетки) за счет окисления углеводов и жиров. При увеличении плотности митохондрий возрастает доступность энергии для работающих мышц, что позволяет им сокращаться сильнее и продолжительнее (например, спортсмен может бежать дольше и с большей интенсивностью).
В шестинедельном эксперименте Burgomasteretal (2008) обнаружено аналогичное увеличение окислительных энзимов (белков, ускоряющих биологические реакции высвобождения АТФ) среди субъектов, выполнявших ВИИТ программу из четырех-шести 30-секундных максимальных велосипедных спринтов (с последующим 4–5 минутным активным отдыхом) 3 дня в неделю, и субъектов, выполнявших 40–60 минутную велоэргометрию при постоянном VO2max 5 дней в неделю. Увеличение окислительных энзимов ведет к более эффективной утилизации жиров и углеводов в качестве топлива.
Согласно работе MacDougalletal (1998), в скелетных мышцах здоровых молодых студентов мужчин, выполнивших 7 недельную программу ВИИТ (велосипедные спринты), был выше уровень окислительных ферментов: цитратсинтазы (36 %), малатдегидрогеназы (29 %) и сукцинатдегидрогеназы (65 %). Три дня в неделю субъекты выполняли от четырех до десяти 30-секундных велосипедных спринта с интервалами отдыха в 4 минуты. Более высокий уровень митохондриальных ферментов отмечался у испытуемых с лучшей метаболической функцией мышц.
За последнее время наблюдается значительное увеличение исследований, рассматривающих сочетание молекулярных сигнальных путей, ведущих к повышению плотности митохондрий. ВИИТ может вызывать физиологические изменения, подобные происходящим в результате НИПТ, но эти изменения происходят с вовлечением разных сигнальных путей (см. рис. 2).
Рис. 2. Сигнальные пути НИПТ и ВИИТ. Источник: Laursen, 2010.
В моделях кальциевая кальмодулинкиназа (СаМК) и аденозинмонофосфаткиназа (АМРК) – сигнальные пути, активирующие коактиватор 1α рецептора g, активирующего пролиферацию пероксисом (PGC -1α). PGC-1α подобен «главному выключателю», который, как полагают, содействует улучшению функций скелетных мышц, показанному на рисунке. Влияние низкоинтенсивной объемной тренировки, вероятно, реализуется через СаМК путь, тогда как высокоинтенсивной, скорее всего, – через путь АМРК.
ВИИТ VS НИПТ: МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ
Увеличение плотности митохондрий можно рассматривать как адаптацию скелетных мышц и обмена веществ. Одной из наиболее интересных метаболических адаптаций является метаболизм жиров для обеспечения энергией во время упражнения. Учитывая природу высокоинтенсивных упражнений, их эффективность для сжигания жиров нуждалась в детальной оценке. Perryetal (2008) показали, что окисление жиров, или «жиросжигание», было существенно выше, а окисление углеводов – значительно ниже после 6 недель интервальной тренировки.
Подобно этому, но менее чем за две недели ВИИТ, Talanianetal (2007) обнаружили существенный сдвиг в сторону окисления жирных кислот. Ранее Horowitzand & Klein (2000) сообщали, что увеличение окисления жирных кислот было отмечено как адаптация к продолжительным низкоинтенсивным упражнениям.
Другим метаболическим преимуществом ВИИТ является избыточное потребление кислорода после упражнений (ЕРОС). После тренировки потребление кислорода (и, таким образом, расход калорий) остается повышенным, так как в работавших мышечных волокнах восстанавливаются физиологические и метаболические параметры клетки до уровня перед упражнениями. Это приводит к большему по величине и продолжительности расходу калорий после окончания упражнений.
В своем обзоре La Forgia, Withers & Gore (2006) отметили, что исследования показали большее ЕРОС при ВИИТ, чем при низкоинтенсивной продолжительной тренировке.
ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ВЕРДИКТ: ПОБЕДИТЕЛЕМ В БИТВЕ ТИТАНОВ АЭРОБИКИ СТАНОВИТСЯ...
Основными целями большинства программ упражнений на выносливость является улучшение сердечно-сосудистой, метаболической и скелетно-мышечной функций организма. На протяжении многих лет продолжительные аэробные упражнения выбирались в качестве метода для достижения этих целей. Тем не менее исследования показали, что ВИИТ приводит к аналогичным, а в некоторых случаях большим улучшениям физиологических показателей за меньший промежуток времени. Включение ВИИТ (соответствующей интенсивности и частоты) в тренировку сердечно-сосудистой системы ваших клиентов предоставляет вам эффективный с точки зрения затрат времени путь для достижения их целей.
В связи с тем, что и ВИИТ и НИПТ программы улучшают физиологические и метаболические функции человеческого тела, сбалансированное включение этих методов в тренировочные программы клиентов – беспроигрышный путь к улучшению сердечно-сосудистой и общей работоспособности. Применяйте ВИИТ и вперед к выносливости!
ПРИЛОЖЕНИЕ:
7 замечательных рекордов выносливости
Официальный мировой рекорд марафонского бега у мужчин Международной ассоциации легкоатлетических федераций (IAAF) – 2:03:59, установлен Хайле Гебреселаси из Эфиопии, 28 сентября 2008 года во время Берлинского марафона.
Мировой рекорд марафонского бега у женщин принадлежит Поле Джейн Рэдклифф из Великобритании – 2:15:25 (Лондонский марафон, 2003).
Основываясь на физиологических характеристиках человека, минимально возможное время в марафоне, предположительно – 1:57:58. Это эквивалентно преодолению мили за 4:30, что потребует V02max – 84 мл/кг мин, лактатного порога при 85 % V02max, а также исключительной экономичности бега (M. J. Joyner, 1991).
Самый длинный сертифицированный пробег в мире – 3100 миль (4987, 87 км) «Самопреодоление», проводится на трассе длиной в 0,5488 мили (883 метра) в районе Квинс, Нью-Йорк. Участники пробегают 5649 кругов. Только 30 человек завершили пробег, что потребовало в среднем пробегать более чем по два марафона в день в течение 50 дней; см.: http://ru.wikipedia.org/wiki/Бег_на_3100_миль_самопревосхождения
Самая длинная велогонка – Тур по Африке (Tour d’Afrique), участники преодолевают 7500 миль (12 000 километров) за более чем 120 дней из Каира (Египет) в Кейптаун (ЮАР).
Один из самых длинных заплывов совершен Мартином Стрелом в 2007 году. Словенец проплыл 5268 км (по 80 км в течение 66 дней), преодолев вплавь Амазонку; см.: http://ru.wikipedia.org/wiki/Мартин_Стрел
Другим выдающимся заплывом можно считать пересечение Атлантического океана за 73 дня Бенуа Лекомтом, который в 1998 году проплыл 3700 миль (6400 км) от Кейп-Код (Массачусетс, США) до Франции. В среднем он плыл по 6–8 часов в день.
ПРИЛОЖЕНИЕ:
4 программы на выносливость
Приведенные ниже программы упражнений на выносливость разработаны на основе научных исследований из обзора La Forgia, Withers & Gore (2006). Необходимо выполнять адекватную разминку (около 10 минут легких упражнений) и заминку (5–10 минут упражнений низкой интенсивности) для каждой программы. Все приведенные ниже методы тренировки могут выполняться для развития аэробных способностей.
Упражнения на уровне лактатного порога Упражнения на уровне лактатного порога выполняются с наибольшей нагрузкой, которую занимающийся может поддерживать в отведенный период времени (20–50 минут). Клиент работает с максимальной нагрузкой, которую он может выполнять непрерывно от 20 до 50 минут.
Чередование разновидности аэробных упражнений на выносливость Клиент чередует виды аэробных упражнений (например, тредмилл и эллиптический тренажер) каждые 20–40 минут, поддерживая интенсивность на уровне ≥ 70 % ЧССмакс. Время, затраченное на каждый вид, не изменяется. Количество чередований зависит от уровня тренированности клиента.
«Ступенчатые» упражнения на выносливость Клиент каждые 10 минут увеличивает, уменьшает или увеличивает, а затем уменьшает интенсивность упражнений. Например, начиная с ≥ 50 % ЧССмакс доходит до ≥ 70 % ЧССмакс (или наоборот). Всего выполняется от 3 до 5 «ступеней».
Упражнения на выносливость со смешанным темпом Заранее выбранный вид упражнений выполняется с изменением в случайном порядке продолжительности (5-, 10- или 15-минутные блоки) и интенсивности нагрузки. Например, занятие на тредмилле начинается с 10 минут при 50 % ЧССмакс, затем, 5 минут при 70 % ЧССмакс, после этого 15 минут при 60 % ЧССмакс, потом 10 минут при 75 % ЧССмакс и в завершение – 5 минут при 50 % ЧССмакс.
ПРИЛОЖЕНИЕ:
Разработка программы ВИИТ
Для разработки программы ВИИТ необходимо определиться с двумя основными переменными: «работа» и отдых (продолжительность, интенсивность и количество интервалов). Продолжительность интервалов «работы» составляет от 5 секунд до 8 минут. Силовые атлеты склонны выполнять короткие интервалы (5–30 с), в то время как спортсмены, тренирующиеся «на выносливость», – от 30 секунд до 8 минут (Kubukeli, Noakes & Dennis, 2002). Интенсивность работы колеблется от 80 до более 100 % VO2max, ЧССмакс или максимально развиваемого усилия.
Интенсивность интервалов отдыха может быть от приближающейся к пассивному отдыху (незначительные движения) – до (чаще применяемой) 50–70 % интенсивности, описанной выше (VO2max, ЧССмакс или максимально развиваемого усилия).
Также рассматривается связь интервалов нагрузки и восстановления. Во многих исследованиях используется соотношение работа/отдых. Например, соотношение 1 : 1 означает, что 30-секундные рабочие интервалы чередуются с 30-секундными интервалами отдыха, в этом случае соотношение 1 : 2 будет означать 30 секунд работы и одну минуту отдыха. Обычно соотношение зависит от выбора специфической энергетической системы организма.
Ниже приводятся программы, использующиеся для изучения изменений сердечно-сосудистой и скелетно-мышечной систем при тренировке на выносливость. Описаны все компоненты тренировочного занятия.
ПРОГРАММА 1
Тренировка на стадионе Разминка: 10 минут легкого бега по стадиону. Рабочий интервал: 800 метров бега при 90 % ЧССмакс (вычисляется на основе ЧССмакс: 220 минус возраст). Измеряется время каждого рабочего отрезка. Интервал отдыха: Легкий бег или ходьба с продолжительностью, аналогичной времени бега на 800 метров. Соотношение работа – отдых: 1 : 1. Частота: 4 повторения последовательности, если возможно. Заминка: 10 минут легкого бега. Комментарий: Дистанция рабочего интервала может выбираться от 200 до 1000 метров. Соответственно подбирается продолжительность интервала отдыха. Источник: По материалам Musaetal, 2009.
ПРОГРАММА 2 Спринтерская тренировка Разминка: 10 минут легкого бега. Рабочий интервал: 20-секундный спринт с максимальной скоростью. Интервал отдыха: 10 секунд легкого бега или ходьбы после каждого спринта. Соотношение работа – отдых: 2 : 1. Частота: 3 серии по 10–15 спринтов, 4 минуты отдыха между сериями. Заминка: 10 минут легкого бега. Комментарий: Это спринтерская тренировка. Первые несколько интервалов выполняются медленнее, для адаптации мышц. Это важно для предотвращения повреждений мышц во время максимальных спринтов. Разминка очень важна. Источник: по материалам Tabataetal, 1996.
ПРОГРАММА 3 Тренировка на тредмилле Разминка: 10 минут легкого бега. Рабочий интервал: Наклон тредмилла 5 %, скорость 3 мили/ч, чередуются с интервалами высокой интенсивности – увеличение скорости до 5–6,5 миль/ч – без изменения наклона. Каждый интервал длится 1 минуту. Интервал отдыха: 2 минуты ходьбы со скоростью 3 мили/ч. Без наклона. Соотношение работа – отдых: 1 : 2. Частота: Последовательность повторяется 6–8 раз. Заминка: 10 минут легкого бега Комментарий: Это интервальный бег по холмам. Наклон, скорость бега, продолжительность интервалов работы и отдыха уточняются дополнительно. Источник: По материалам Seiler & Hetleilid, 2005.
ПРИЛОЖЕНИЕ:
4 важных вопроса и ответы про ВИИТ
Вопрос 1. Сколько раз в неделю можно выполнять ВИИТ?
Ответ: Исследования утверждают, что три раза в неделю дают лучшие результаты, в то время как риск травмы ограничен (Daussinetal, 2008; Helgerudetal, 2007; Musaetal, 2009; Perryetal, 2008). Интервалы оказывают значительное воздействие на организм, поэтому важно полностью восстанавливаться между занятиями.
Вопрос 2. За последние несколько лет набирает популярность бег босиком. Безопасно ли выполнять ВИИТ босиком?
Ответ: Очень важно постепенно увеличивать интенсивность бега босиком (Pauls & Kravitz, 2010). Лучшим вариантом будет выполнение другой повседневной активности, например, ходьбы, уборки или работы в саду перед началом занятий бегом. После того как клиент перейдет на бег босиком, необходимо применять другой подход к ВИИТ. Лучшая рекомендация: начинать с одного или двух интервалов босиком и увеличивать до трех-четырех в последующие несколько недель.
Вопрос 3. Если клиент не был активен несколько месяцев, безопасно ли начинать занятия с ВИИТ?
Ответ: Возобновление любой тренировочной программы требует осторожности при увеличении уровня активности. Начав заниматься с ВИИТ, можно увеличить риск травмы и повреждений мышц. Лучшим выбором вначале будут низкоинтенсивные аэробные упражнения. Клиент, способный бежать непрерывно в течение 30 минут с умеренной интенсивностью, может понемногу включать интервальную тренировку.
Вопрос 4: Можно ли есть перед занятием ВИИТ?
Ответ: Желудок избавляется от содержимого намного медленнее, когда интенсивность упражнений превышает 80 % VO2max (de Oliveira & Burini, 2009), в связи с изменениями кровотока, гормональными изменениями и активацией нейротрансмиттеров. Потребление пищи с низким содержанием волокон, лактозы и подсластителей в течение нескольких часов перед тренировкой, а также достаточного количества жидкости снижает вероятность проблем с желудком во время занятий (de Oliveira & Burini, 2009).
