скачать книгу бесплатно
В условиях недостатка кислорода пировиноградная кислота расщепляется до молочной кислоты и ионы водорода, которые повышают уровень кислотности в мышцах.
Поначалу организм, имея буферные системы, способен противодействовать этому процессу, предотвращая накопление молочной кислоты и ионов водорода и быстрое наступление усталости. Однако по мере увеличения интенсивности нагрузки сопротивляемость организма кислотности падает, в результате чего происходит повышение концентрации молочной кислоты в крови.
Момент, называемый лактатным порогом, наступает, когда уровень молочной кислоты в крови достигает 4 ммоль/л, и появляется прекрасно знакомая всем боль в мышцах и усталость. При нарастании количества молочной кислоты в крови увеличивается боль и жжение в работающих мышцах (индивидуально у каждого спортсмена), общая усталость. Хотя повышение кислотности обусловлено именно увеличением числа ионов водорода, порог называется лактатным, поскольку в ходе теста на нагрузку измеряется уровень лактата. С уровнем лактата в 4 ммоль/л связано понятие ПАНО (порог анаэробного обмена), когда начинает реализовываться переход на иной, ограниченный потреблением кислорода, путь энергообеспечения.
Чаще всего при тренировке на выносливость именно «на пороге» задается подходящая максимальная скорость, которую упражняющиеся спортсмены могут поддерживать длительное время. Тренировки, специально применяемые для повышения лактатного порога, могут значительно улучшить скорость прохождения дистанции. Он также считается одним из лучших показателей выносливости. Как правило спортсмены, чей лактатный порог проявляется на более высокой скорости, будут быстрее в соревновании на выносливость, поскольку для них характерен более высокий уровень толерантности к накоплению ионов водорода и отсрочка усталости. Следовательно, тренировки «на пороге» и незначительно ниже практически всегда улучшают результативность в циклических видах спорта.
Энергизаторы
Яблочная кислота – промежуточный продукт цикла трикарбоновых кислот (ЦТК), источник энергии, участвует в тканевом дыхании. Пищевой источник – в основном растительные продукты (например яблоки, малина и т. д.)
Лимонная кислота – природное вещество, промежуточный продукт ЦТК (он же – цикл лимонной кислоты, цикл Кребса), источник энергии. Применяется в виде лимонной кислоты промышленного производства или в виде сока, мякоти свежего лимона с сахаром, медом перед стартами; в качестве восстанавливающего средства (с напитками) после физической нагрузки.
Свежая и замороженная ягода малины содержит лимонную и яблочную кислоты. Аналогичным действием обладает кетоглутаровая кислота (важнейший метаболит ЦТК).
Янтарная кислота. Также промежуточный продукт ЦТК. Применяется при экстремальных физических, психоэмоциональных, тренировочных и соревновательных нагрузках, а также в восстановительном периоде.
Янтарная кислота обладает исключительно высокой мощностью поставки электронов и протонов в митохондрии. В результате реализуется антигипоксантный и антиоксидантный механизм действия на уровне организма. Антиоксидантное действие проявляется также в уменьшении продуктов перекисного окисления (ПОЛ) и активации ферментов антиоксидантной защиты. Подобное действие объясняется ускорением восстановления убихинона (части его – коэнзима Q10) мощным потоком электронов от янтарной кислоты.
При использовании низких доз (50 мг/сут) ведущим механизмом может служить активация образования и действия адреналина и норадреналина.
Постоянные курсы приема, которые мягко поддерживают регуляторные механизмы, необходимо проводить на основе фармакологических препаратов в дозе 50–100 мг в день, при этом проводить в виде прерывистых приемов – несколько дней прием, несколько дней перерыв. Возможны следующие схемы: 5 дней прием – 2 дня перерыв; 7 дней прием – 3 дня перерыв.
Необходимо стремиться подобрать индивидуальную пороговую дозу для уравновешивания процессов активизации и восстановления.
Следует иметь в виду «сигнальное» действие янтарной кислоты, поэтому подбирается доза с ориентировкой на субъективные критерии оценки состояния – настроение, степень утомления, полноценность сна, бодрое пробуждение, легкую переносимость ограничения приема пищи.
В случаях применения янтарной кислоты в острых ситуациях разовая доза должна быть увеличена до 1–2 г. Не рекомендуется прием препаратов в вечернее время.
Ягоды и фрукты в свежем и замороженном виде в периоды наиболее интенсивных тренировок включаются в рацион питания спортсмена ежедневно.
Регуляторы липидного обмена
Регуляция липидного обмена имеет особое значение в циклических видах спорта, направленных на преимущественное развитие выносливости.
Липиды весьма важны для организма и являются одним из основных источников энергии при длительной работе, поскольку на единицу объема они содержат вдвое большее количество энергии, чем углеводы. В процессе усвоения пищевые жиры должны быть модифицированы в своей структуре, транспортированы в «депо» и далее в места их использования. Липиды поставляются в основном из тонкой кишки.
Липиды – группа низкомолекулярных веществ, нерастворимых в воде.
Различают три основных класса липидов:
– холестерин;
– триглицериды;
– фосфолипиды.
Вследствие нерастворимости в воде все липиды связаны с белками плазмы: жирные кислоты с альбуминами; фосфолипиды, холестерин с глобулинами. Комплексы липидов и белков называются липопротеидами
Результаты исследований крови на холестерин, триглицериды и липопротеиды должны рассматриваться в комплексе. Наибольшее клиническое значение имеет определение холестерина.
Холестерин (ХС) – незаменимый компонент всех клеток, входит в состав клеточной мембраны и по химическому строению является вторичным одноатомным циклическим спиртом.
Именно холестерин придает клеточным оболочкам необходимую прочность. Структура молекул холестерина такова, что они могут встраиваться между углеводородными цепочками жирных кислот клеточных мембран и «цементировать» липопротеиновую пленку клеточных оболочек.
Среди разных клеток наиболее прочные – необновляемые оболочки эритроцитов. Так как к прочности оболочки эритроцитов предъявляются повышенные требования, она содержат 23 % ХС, что больше, чем нужно оболочкам других клеток.
В оболочках клеток печени содержание ХС составляет около 17 %.
В мембранах внутриклеточных структур, например митохондрий, содержание ХС не превышает 3 %.
Миелиновое многослойное покрытие нервных волокон, выполняющее изоляционные функции, на 22 % состоит из ХС.
В составе белого вещества мозга содержится 14 %, в составе серого – 6 % ХС.
Из холестерина в печени образуются соли желчных кислот, без которых невозможно переваривание жиров.
В половых железах ХС преобразуется в стероидные гормоны (тестостерон и прогестерон), имеющие близкую с ним структуру молекул.
В надпочечниках его производным является гормон кортизол.
В женских яичниках из ХС образуется эстрадиол.
ХС важен для клеток почек, селезенки и для функций костного мозга.
Он также участвует в образования витамина D в коже под влиянием солнечного света.
В норме содержание общего ХС в плазме крови здоровых людей колеблется от 3,60 до 6,70 ммоль/л (меньше 200 мг/дл). Содержание холестерина (общего), определенного по реакции Либермана-Будхарда, – 3,00-6,20 ммоль/л. Рекомендованные для оценки значения – меньше 5,20; пограничные – 5,20-6,50; повышенные – больше 6,50 ммоль/л.
У мужчин содержание холестерина выше, чем у женщин. Уровень холестерина у здоровых людей может колебаться в зависимости от возраста, физической нагрузки, умственного напряжения и даже времени года.
Свободные жирные кислоты (СЖК) – структурные компоненты липидов. Их уровень отражает скорость липолиза триглицеридов в печени и жировых депо.
Уровень СЖК в крови определяет степень вовлеченности липидов в процесс энергообеспечения мышечной деятельности и экономичность энергетических систем. Так как «в пламени углеводов сгорают жиры», степень сопряжения между липидным и углеводным обменом является показателем экономичности работоспособности спортсмена.
В норме содержание СЖК в крови составляет 0,1–0,4 ммоль/л.
При длительных физических нагрузках количество СЖК увеличивается.
Продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ) – являются одним из факторов, лимитирующих физическую работоспособность при физических нагрузках.
Содержание ПОЛ в крови определяют по: малоновому диальдегиду, диеновым конъюгатам, а также активности ферментов глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы и каталазы. Эти показатели при биохимическом контроле характеризуют степень реакции организма на физическую нагрузку и глубину деструктивных процессов.
Кетоновые тела (ацетоуксусная и ?-оксимасляная кислоты) – промежуточный продукт липидного обмена. Уровень кетоновых тел в крови отражает скорость окисления жиров.
Кетоновые тела образуются из ацетил-КоА при окислении жирных кислот, поступают в кровь из печени и используются как энергетический субстрат. Излишек кетоновых тел выводится из организма.
Содержание кетоновых тел в крови в норме до – 8 ммоль/л.
В моче кетоновые тела в норме не выявляются.
При накоплении кетоновых тел в крови до 20 ммоль/л (кетонемия), они появляются в моче (кетонурия) – чего в норме не должно быть.
Кетонурия у спортсменов выявляется при выполнении физических нагрузок большой мощности и/или длительности. Появление кетонури возможно при голодании, исключении углеводов из рациона питания.
Увеличение содержания кетоновых тел в крови и появление их в моче при мышечной активности определяет переход энергообразования с углеводных источников на липидные.
Кровь для исследования содержания липидов берется из вены, обязательно натощак – через 12–14 ч после приема пищи. Если пренебречь этим правилом, результаты исследования будут искажены, так как через 1–4 ч после еды наступает алиментарное (пищевое) повышение содержания липидов в плазме крови.
Более раннее подключение липидных источников энергии отображает экономичность аэробных механизмов энергообеспечения мышечной деятельности и более высокий уровень тренированности спортсмена.
Для ускорения преобразования жиров в транспортабельную и пригодную для усвоения организмом форму необходимы липотропные факторы: некоторые действуют напрямую, другие – опосредованно, путем стимуляции обменных процессов. Подробно применение регуляторов липидного обмена можно найти в специальной литературе, посвященной фармакологии спорта.
В качестве регуляторов липидного обмена могут выступать витамины А, В2, В6, В12, В15, С, Вс; минерал хром.
Более раннее снижение высоких уровней лактата (молочной кислоты) в организме снимает блок с активности липаз.
Кроме того, в качестве факторов, усиливающих липотропный эффект тренировочной нагрузки, можно назвать:
– исключение приема легкоусвояемых углеводов во время тренировки;
– восполнение во время тренировки потерь воды и микроэлементов;
– прием перед тренировкой препарата "Карнитин";
– прием до и/или после тренировки аминокислот с разветвленными цепями ВСАА (аминокислотные комплексы в составе валин, лейцин, изолейцин);
– достаточное потребление с пищей белка для взрослых спортсменов (не менее 1,2–1,3 г белка в день на 1 кг массы тела);
– хорошая вентиляция легких во время тренировки – бег на открытых площадках, «свежем воздухе»;
– значительная длительность тренировки в циклическом режиме – не менее 50 минут;
– уровень нагрузки – аэробный, средний по ЧСС;
– регулярность длительных тренировок (не менее трех раз в неделю);
– соединение аэробных тренировок с силовыми тренировками.
Некоторые спортсмены, ограниченные «весовыми категориями» или стремящиеся любым способом снизить свой вес, резко ограничивают потребление жиров. Другие, стремясь повысить уровень выносливости, увеличивают потребление углеводов для создания запасов гликогена.
В любом случае диеты с низким содержанием жиров (менее 20 % от потребностей по калорийности) не соответствуют энергетическим потребностям показателей выносливости. Кроме того, питание с низким содержанием жиров в течение длительного времени может способствовать развитию у спортсменов дефицита незаменимых жирных кислот и жирорастворимых витаминов. Минеральные элементы кальций и цинк при такой диете также плохо усваиваются.
Рост и развитие молодых спортсменов может задерживаться при длительной маложировой диете, что мы можем наблюдать в видах спорта с ранней специализацией и высокой квалификацией в детском возрасте.
У женщин-спортсменок с низким процентным соотношением жировой массы тела к собственно массе тела (меньше 8-10 %), диеты с очень низким содержанием жиров могут вызвать менструальную дисфункцию, снизить спортивные результаты и нарушить в будущем репродуктивную способность. У мужчин-спортсменов при такой диете наблюдается низкий уровень тестостерона в крови, что не прибавляет ни силы, ни выносливости. Поэтому спортсменам не рекомендуется диета с очень низким содержанием жира.
Кроме того, жировая масса человека разнится по своему составу. То, что откладывается на ягодицах и на талии, это белая жировая ткань, состоящая преимущественно из белых адипоцитов (жировых клеток). Их функция – запасать разнообразные липиды, и выглядят адипоциты как огромная жировая капля. Цитоплазма, ядро и другие компоненты клетки в них есть, но они находятся на периферии рядом с мембраной.
Иначе выглядят клетки бурого жира: в них жировых капель несколько, и в цитоплазме очень много митохондрий, которые благодаря железосодержащим белкам придают клеткам более темный, бурый цвет.
С биохимической точки зрения клетки бурого жира устроены на первый взгляд бессмысленно. В их митохондриях разорвана связь между окислением органических молекул (то есть липидов) и синтезом энергетических молекул АТФ. В ходе окисления молекул в митохондриях на их внутренних мембранах создается градиент протонов: по одну сторону мембраны протонов больше, чем по другую. Этот градиент нужен для того, чтобы работал встроенный в мембрану фермент для синтеза АТФ: энергия, запасенная в химических связях АТФ, легко высвобождается и используется в подавляющем большинстве молекулярных процессов в клетке.
В буром жире энергия от окисляемых продуктов в качестве АТФ почти не запасается. Она уходит в тепло. Бурая жировая ткань густо пронизана кровеносными сосудами, по ним с током крови не только подводится субстрат, но и отводится тепло.
Всем клеткам в той или иной степени приходится тратить получаемую энергию для поддержания благоприятных температурных условий биохимических процессов, однако клетки бурого жира специализированы именно на этой функции – создавать тепло из запасенных липидов. Таким образом, бурые адипоциты служат важным элементом системы терморегуляции у человека и теплокровных животных.
Зоологи давно заметили, что бурый жир особенно развит у зверей, впадающих в зимнюю спячку. Поддерживать температуру тела с помощью других механизмов, например дрожанием (непроизвольным сокращением мышц), «спящие» звери не могут, и здесь бурый жир полноценно выполняет свою роль. Бурый жир защищает от переохлаждения и младенцев – у них он составляет до 5 % от массы тела. У взрослых людей, как полагали до недавнего времени, бурые адипоциты перестают выполнять свою функцию, теряют митохондрии и превращаются в подобие обычных белых жировых клеток.
Однако несколько лет назад выяснилось, что это не так. Оказалось, какая-то его часть остается в районе шеи, плеч и верхней части грудной клетки. Более того, выяснилось, что количество бурого жира у взрослых увеличивается на холоде, что понятно, ведь бурый жир нужен именно для обогрева. Когда человек чувствует холод, мозг дает сигнал белым, адипоцитам расщепить триглицериды, и получившиеся в результате жирные кислоты с кровью приходят в бурый жир, где и «сгорают». Превращению клеток белого жира в бурые способствуют и мышечные нагрузки.
Клетки бурого жира находят не только в специальных «депо», но и в толще белого жира. Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха выяснили, что белый жир и бурый жир могут непосредственно превращаться друг в друга. Удалось даже найти нервные клетки, которые дают сигнал к расщеплению жиров, – ими оказались некоторые нейроны гипоталамуса. Они контролируют метаболическую активность клеток бурого жира. Мозг может управлять бурым жиром не только с помощью собственно нейронных сигналов, но и с помощью гормонов-нейропептидов, называемых орексинами. Эти нейропептиды синтезируются также в гипоталамусе, участвуют в регуляции циклов сна/бодрствования и влияют на энергетический обмен и аппетит. Выяснилось, что орексины напрямую действуют на клетки белого жира, способствуя их превращению в бурые адипоциты. Возможно, что одним лишь прямым влиянием дело не ограничивается, поскольку орексины включены в сложную систему нескольких нейропептидов, контролирующих метаболизм, и могут действовать на бурый жир через своих «агентов влияния».
Деятельное участие в превращении одного вида жировой ткани в другой принимает иммунная система. Макрофаги, присутствующие в белом жире, понуждают жировые клетки при понижении температуры стать бурыми. Удалось выяснить связь иммунных сигналов управляющих макрофагами, с работой мышц.
При физических упражнениях, и опять-таки при понижении окружающей температуры, из мышц высвобождается особый гормон (называемый метеорин-подобным гормоном), который через иммунные сигнальные белки интерлейкины действует на макрофаги, находящиеся в жировой ткани, а дальше всё разворачивается по описанному сценарию.
* * *
Кроме интенсивности и объема физической нагрузки на энерготраты оказывают влияние климатогеографические условия тренировки, гендерная принадлежность, температура тела и повышенный основной обмен спортсмена, потери на процессы пищеварения. Спортсмен участвует и в повседневных бытовых и социальных делах, которые требуют энерготрат.
Точное определение суммарных энергозатрат представляет значительные трудности, и у разных авторов нет полной идентичности в определении энергетической стоимости одного и того же вида деятельности. Следовательно и достаточное восполнение энергии представляется делом непростым, осуществляемое на практике методом проб.
Аминокислоты также, в составе нативных белков, вносят определенный вклад в энергообеспеченность организма спортсмена при значительных физических нагрузках.
III. Роль пищевых волокон
Пищевые волокна ? вещества растительного происхождения, которые входят в состав фруктов, овощей, злаков, бобовых, орехов и т. д.
Они настолько важны, что биологи и диетологи ставят их в один ряд с белками, жирами и углеводами, витаминами. Пищевые волокна являются своего рода регуляторами и дозаторами всасывания всех макро- и микроэлементов питания, представляют собой основу «пищевого комка». Они определяют что, в каком месте и когда будет перевариваться и всасываться из принятой пищи.
Основные типы пищевых волокон: лигнин, некрахмальные полисахариды, целлюлоза, нецеллюлозные полисахариды (гемицеллюлозы, пектиновые вещества, камеди, слизи, запасные полисахариды, подобные инулину и гуару).
В настоящее время существуют различные классификации пищевых волокон: по химическому строению, сырьевым источникам, методам выделения из сырья, водорастворимости, степени микробной ферментации в толстой кишке. Но наиболее важная сущность ? это растворимость. Существует две разновидности пищевых волокон по этому признаку ? растворимые и нерастворимые. И те и другие виды клетчатки имеют свои положительные свойства.
Растворимые (пектин, камеди, слизи, некоторые дериваты целлюлозы), попадая в организм, впитывают воду и увеличиваются в объеме. Набухая, растворимые волокна заполняют желудок и обеспечивают чувство насыщения. В большом количестве растворимые волокна содержатся в яблоках, апельсинах, моркови, картофеле, овсе, ячмене и фасоли.
Нерастворимая клетчатка (целлюлоза, лигнин) проходит через пищеварительный тракт, впитывает меньше воды и почти не изменяется в объеме. Она стимулирует работу кишечника, ускоряя выведение непереваренных остатков пищи и токсинов. Нерастворимой клетчаткой богаты отруби и многие виды цельного зерна, овощи.
Обе разновидности клетчатки объединяют под общим названием «пищевые волокна».
Пищевые волокна выполняют целый ряд известных на сегодня полезных функций:
? нормализуют функции желудочно-кишечного тракта: влияют на опорожнение желудка, скорость всасывания пищевых веществ в тонкой кишке, время их транзита через кишечник;
? способствуют улучшению микрофлоры кишечника;
? снижают резистентность тканей к инсулину, т. е. снижают количество сахара в крови;
