Основной двигательный механизм организма — мышцы. Уровень обмена веществ в них изменяется в очень широких пределах. В работающей мышце по сравнению с мышцей, находящейся в состоянии покоя, интенсивность окислительных процессов возрастает в 50 раз и более. Одновременно большая нагрузка приходится на систему транспорта продуктов обмена — тканевую жидкость и кровообращение. Для сохранения химического и физического равновесия к клеткам необходимо доставлять нужное количество питательных веществ и кислорода, а также удалять тепло и конечные продукты обмена веществ — воду, углекислый газ и др. Поэтому при интенсивной нагрузке способность противостоять утомлению во многом зависит от состояния систем кровообращения и дыхания.

Механизм превращения энергии в организме заключается в следующем. В самой мышечной клетке превращение энергии в мышечное сокращение обеспечивается аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ) и креатинфосфатом (КФ) путем присоединения или отщепления фосфатных групп. Под влиянием нервного импульса АТФ расщепляется до аденозиндифосфорной кислоты (АДФ) и фосфатной группы (Ф). При этом освобождается энергия (8 ккал), часть которой трансформируется в мышечное сокращение. Этот процесс схематически можно изобразить так:

АТФ(нервный импульс/фермент аденозинтрифосфатаза) = АДФ + Ф + свободная энергия.

Однако запас АТФ в мышцах невелик, и для поддержания активности мышц на определенном уровне необходим быстрый ресинтез АТФ. Ресинтез происходит в процессе рефосфорилирования при соединении АДФ и фосфатов, прежде всего, КФ:

АДФ + КФ = креатин + АТФ.

Концентрация в мышцах КФ в 3—4 раза больше по сравнению с концентрацией АТФ. Поэтому умеренное (на 20— 40 %) снижение содержания АТФ сразу компенсируется за счет КФ. Истощение запасов КФ зависит от величины физической нагрузки. При работе с максимальной интенсивностью запасы КФ расходуются в первые 20—40 с. После этого освобождающиеся фосфатные группы соединяются с гликогеном или глюкозой, и включается следующий источник энергообразования — анаэробное окисление гликогена (гликолиз). Анаэробное окисление гликогена происходит благодаря наличию специального кофермента — никотинамидадениндинуклеотида. Этот процесс более длителен и достигает максимума примерно в конце первой минуты максимальной работы. В результате реакции гликолиза образуется молочная кислота и восстанавливается АТФ:

(гликоген или глюкоза) + Ф + АДФ -» молочная кислота +АТФ.

В анаэробных условиях активность мышечных клеток не может быть длительной. Она лимитируется возрастанием концентрации молочной кислоты, а также исчерпанием запасов гликогена или глюкозы. Анаэробные возможности проявляются в кратковременной мышечной работе максимальной интенсивности, когда невозможна доставка требуемого количества кислорода к работающим мышцам. Анаэробная производительность организма наиболее полно характеризуется показателями максимального кислородного долга и максимума накопления молочной кислоты (лактата) в крови.

В аэробных условиях присоединение фосфатной группы происходит в присутствии кислорода, поэтому данный процесс называется окислительным фосфорилированием:

(гликоген и свободные жирные кислоты) + Ф + АДФ + О2 ->АТФ +С02 + Н20.

Аэробные возможности организма проявляются в упражнениях большой и умеренной интенсивности, когда в процессе работы полностью покрывается кислородный запрос мышц. В таких условиях при равномерной нагрузке, как правило, длительно сохраняется уровень потребления кислорода.

Не более 1—2 мин могут выполняться нагрузки субмаксимальной мощности (80—90 % МПК), характеризующиеся анаэробным типом обмена, когда наибольшая часть кислородного запроса потребляется не во время работы, а в восстановительном периоде. Около 30 мин может совершаться работа при полном использовании аэробной способности организма (70—80 % МПК). Образующаяся при этом значительная кислородная задолженность требует предоставления перерывов для отдыха, сопоставимых с длительностью работы. При этом важно, чтобы к началу следующего эпизода нагрузки кислородный долг был полностью ликвидирован. Работа большой мощности (50—70 % МПК) может выполняться здоровыми людьми в интервале от 30 мин до нескольких часов и может выполняться лишь эпизодически. Работа умеренной мощности (25—50 % МПК) достаточно широко представлена в деятельности людей физического труда, может выполняться в течение нескольких часов, но также эпизодически, при предоставлении во время рабочего периода кратковременных пауз для отдыха. Фактором, ограничивающим возможную длительность таких работ, является не столько величина кислородного долга, сколько снижение углеводных ресурсов или нарушения теплового состояния (перегрев). Работы низкой интенсивности (менее 25 % МПК) могут совершаться в течение 8— 18 ч.

Таким образом, для профессиональной деятельности человека в большинстве случаев характерны в основном нагрузки малой мощности и лишь эпизодически (у людей физического труда) — умеренной и большой. Но под влиянием факторов астенизации, заболеваний сердечно-сосудистой и дыхательной систем индивидуальные величины МПК снижаются пропорционально выраженности этих факторов. Соответственно обычные нагрузки становятся трудновыполнимыми или невыполнимыми для конкретного индивида. Подобный же сдвиг может иметь место и у здоровых людей, выполняющих работу в осложненных условиях (гипоксия, гипертермия и т. д.), когда функция кардиореспираторной системы уже предельно мобилизована при нагрузках значительно меньшей интенсивности.

Источник: "Методы исследования и фармакологической коррекции физической работоспособности человека".
Под ред. академика РАН И.Б. Ушакова Изд.: Медицина, 2007 г.
08.04.2016
К другим статьям