CC BY
129
БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОРЕВНОВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПЛОВЦОВ
Е.А. ШИРКОВЕЦ, А.М. ТЕН, ФГБУ ФНЦ ВНИИФК
Аннотация
В статье представлены результаты исследований, выполненных в соревновательных условиях с участием спортсменов высокой квалификации. Актуальность таких исследований обусловлена тем, что спорт высших достижений предъявляет максимальные требования к функциональным системам организма, которые обеспечивают выполнение предельных по напряженности соревновательных нагрузок.
Ключевые слова: соревновательная деятельность пловцов, биоэнергетические характеристики.
Abstract
In article results of the researches executed in competitive conditions with participation of sportsmen of high qualification are submitted.
The urgency of such researches is caused by that sports of the supreme achievements show the maximal requirements to functional systems of an organism which provide performance limiting on intensity of competitive loadings.
Key words: competitive activity of swimmers, bioenergetical characteristics.
Для объективной оценки срочных эффектов воздействия на организм соревновательной деятельности пловцов применялись следующие методы исследований: интенсивность анаэробных процессов оценивалась по концентрации лактата в крови; интенсивность функционирования медленных мышечных волокон - по активности лактатдегидрогеназы сердечного типа (ЛДГ-л); интенсивность функционирования быстрых мышечных волокон - по активности лактатдегидрогеназы мышечного типа (ЛДГ-п); эффективность работы на спринтерских дистанциях оценивалась по приросту показателей креатинина и креатинфосфокиназы.
Количественная оценка показателей биоэнергетики дает возможность точнее планировать направленность воздействий при подготовке спортсменов. Мышечная деятельность организма обеспечивается сложной системой энергообеспечения с большим числом биохимических реакций, которые сложно изучить в условиях официальных спортивных состязаний [1, 3]. Но их определение и количественный анализ дают возможность оптимизировать управление соревновательной деятельностью спортсменов [4].
Взаимосвязь биоэнергетических показателей носит коррелятивный характер, и тесноту связей «размывают» такие факторы, как функционально-структурные вариации индивидуальных особенностей мышечной системы, уровень специальной подготовленности и другие факторы. Оценка активности сывороточных ферментов дает ключ к пониманию роли биоэнергетических факторов, обусловливающих работоспособность в упражнениях различных зон мощности, а также выявлению предпа-тологических состояний спортсменов [2, 5].
Миоферментативные реакции специфичны и зависят от продолжительности и интенсивности воздействий. Сравнение в экспериментальных условиях влияния на организм пловцов режимов работы с большой мощностью и малой продолжительностью с противоположным по направленности вариантом показало, что режим субмак-
симальной длительной работы более эффективен в плане физиологической адаптации [3, 4]. Это обусловлено большим значением повышения активности фосфори-лазы, сукцинатдегидрогеназы и ряда других миофер-ментов.
Практика биохимического контроля в спорте высших достижений показала ценность определения таких ферментов анаэробного метаболизма, как изоэнзимы лактат-дегидрогеназ. Мощность работы при соревнованиях на дистанцию 5 км находится, как правило, в диапазоне от аэробного до анаэробного порога. Снижение предельного времени работы до 30-35 мин приводит в ряде случаев к превышению мощности анаэробного порога и повышению лактата в крови до 5-6 ммоль/л. Соревнования на 1500 м вызывают повышение концентрации лактата на финише до 15-18 ммоль/л. Все остальные дистанции плавания относятся к зоне нагрузок с выраженным гликолитическим компонентом энергообеспечения.
Зависимость концентрации лактата в крови от предельной длительности соревновательной деятельности установлена в результате многих исследований. В спортивном плавании анаэробный гликолиз в наибольшей степени активируется на дистанциях плавания 200 м, где продолжительность работы у квалифицированных спортсменов в разных стилях варьирует около двух минут. На коротких дистанциях большую роль в ресинтезе АТФ играет креатинфосфокиназная реакция, а с увеличением длины дистанции все более значимой становится роль аэробного метаболизма.
На рисунке дано сравнение вариаций концентрации лактата, ЛДГ-п и КФК, которые были определены на 3-й минуте восстановления после финиша на дистанциях от 50 до 400 м вольным стилем в официальных соревнованиях.
Напряженность соревновательной деятельности приводит к предельной мобилизации функционирования энергетических систем. Даже на спринтерской дистанции концентрация лактата в среднем достигает 13 ммоль/л.
т
Наиболее высокие показатели лактата замерены при предельной по мощности работе в диапазоне времени от 50 до 230 с, то есть на дистанциях плавания 100-400 м. Здесь средние значения достигали 16,5-18,5 ммоль/л, а у отдельных спортсменов они превышали 21,0 ммоль/л на 100 м и 22,0 ммоль/л на дистанции 200 м.
Следует отметить, что интенсивное образование лактата происходит в условиях максимальной мышечной активности не из-за нехватки кислорода, а вследствие специфической реакции пирувата и НАДН с ЛДГ независимо от величины О2-прихода. Такой уровень метаболизма субстратов энергетического обеспечения сопровождается наибольшими изменениями в ферментативной сфере, которая влияет как на скорость реакций, так и на регуляцию взаимодействующих звеньев энергообеспечения. При гистологических исследованиях были выявлены многочисленные деструктивные изменения сократительного аппарата, особенно в быстрых мышечных волокнах.
Поскольку работа в рассматриваемом диапазоне дистанций плавания в наибольшей степени обеспечивается за счет анаэробных процессов, то в данном случае основной интерес представляют изменения концентрации изоэнзима ЛДГ-п (мышечного типа), который активирует процесс трансформации пирувата в лактат. Прирост концентрации данного параметра в острой фазе мышечной деятельности позволяет судить об интенсивности вовлечения в работу мышечных волокон быстрого типа, а также о степени нагрузочности в целом всей мышечной системы. График (см. рисунок) показывает, что концентрация ЛДГ-п на финише всех дистанций плавания значительно превышает средние физиологические нормы, характеризующие напряженную мышечную деятельность (150-200 ед.).
По этому показателю наиболее высокие значения получены на дистанциях 50 и 100 м (до 600 ед.), где
спортсмены развивают наивысшую мощность работы. У отдельных спортсменов показатели ферментативной активности варьировали от 250 до 700 ед., что говорит об исключительно широких индивидуальных различиях параметра в сходных условиях мышечной деятельности. С увеличением длины дистанции активность ЛДГ-п, если судить по средним значениям, несколько снижается, особенно на дистанции 400 м.
На графиках рисунка приведены также показатели креатинфосфокиназы (КФК), полученные на финише разных по длине дистанций плавания. Особая роль креатинфосфатного механизма определяется тем, что при значительной мышечной активности он выполняет одновременно как энергодающие, так и энерготранспортные функции. Если судить по динамике средних величин, то здесь наблюдается тенденция к возрастанию показателя с увеличением длины проплываемой дистанции. Содержание КФК в наибольшей степени отражает индивидуальную реакцию на нагрузку. Поскольку элиминация КФК из мышц в сосудистое русло происходит в течение нескольких часов, то динамика ее концентрации может интегрально отражать отставленный эффект выполненной мышечной работы.
Уровень мотивации в соревнованиях различного ранга и степень функциональной готовности к конкретной мышечной деятельности в наибольшей степени определяют мозаику метаболических ответов организма на действие стрессора. При этом соотношение изоэнзимов ЛДГ в сыворотке крови позволяет судить о степени вовлечения в работу мышечных волокон того или иного типа, что, в свою очередь, отражает эффективность и адекватность метаболических реакций.
Обобщение результатов исследования соревновательной деятельности высококвалифицированных пловцов позволяет свести в единую схему соотношение раз-
ЛДГ
Лактат
КФК
у = -0,0001х2+0,0725х+ 10,767
# = 0,8159
220
. у = -0,0008х2+0,4756х+144,5 Я2 = 0,8593
150 250
Биоэнергетические показатели на дистанциях плавания от 50 до 400 м в условиях соревновательной
деятельности пловцов высшей квалификации.
По оси абсцисс - длина дистанции (м), по оси ординат - концентрация лактатдегидрогеназы, лактата и креатинфосфокиназы на финише рассматриваемых дистанций
личных параметров энергообеспечения на дистанциях длиной от 50 до 1500 м. С некоторой долей вероятности, обусловленной способом измерения энерготрат методом непрямой калориметрии, можно констатировать, что вклад анаэробных источников на спринтерской дистанции составляет около 90% и уменьшается до 10% на стайерской дистанции плавания. Противоположная тенденция в доле вклада в общую энергопродукцию отмечается в отношении аэробной функции.
Сопоставление кинетики концентрации изоферментов ЛДГ на разных дистанциях показывает выраженный всплеск мышечной формы энзима на дистанциях 100 и 200 м, тогда как для изофермента ЛДГ сердечной формы пик выявляется при предельном времени работы около двух минут. Сопоставление всей совокупности метаболических параметров показывает, что наиболее напряженные условия для организма возникают при соревнованиях на дистанции длиной 200 м.
Возникновение гиперферментемий как следствия напряженной мышечной работы вызывается нарушением проницаемости клеточных мембран при отрицательном балансе фосфатных макроэргов, элиминированием
из крови ферментных молекул клетками ретикуло-эндотелия, а также повышенным синтезом ферментов в тканях под влиянием мышечной активности. Несмотря на различие точек зрения о природе гиперферментемий при мышечной активности, можно предположить, что в отличие от других метаболитов повышение сывороточной концентрации ферментов приводит к нарушению энергетического баланса функционирующих структур.
В заключение отметим, что в условиях спортивных соревнований анализ представленных показателей позволяет определить, в каких органах или мышечных структурах происходят наибольшие нарушения проницаемости мембран, которые вызывают прирост концентрации в крови соответствующего энзима. Следует подчеркнуть, что такая информация необходима при оперативном управлении процессом подготовки спортсмена к ответственным стартам. На ее основе выполняется прогноз функционального состояния спортсмена, вносятся коррективы в планы дальнейшей подготовки. Этот процесс связан с оценкой динамики критериев эффективности, которые выбираются из наиболее специфичных для каждой специализации функциональных показателей.
Литература
1. Вазин А.Н., Сорокин А.П., Судаков К.В. Количественный системный анализ различных режимов интенсивной мышечной нагрузки // Успехи физиологических наук. - 1978. - Т. 9 - № 3. - C. 133-148.
2. Гаппаров М.М. Современные методы исследования энерготрат у человека //Сб. науч. тр. Ин-та питания РАМН. - М., 1996. - Вып. 7. - С.15-17.
3. Lee J.H. A Structural Equation Modeling for Factors Influencing Attendance at Professional Sports Events // Int. J. Appl. Sports Sc. - 2003. - № 2. - P. 28-39.
4. Schroter R., Pedley T, Sudlow M. The dosing of model in physics and physiology //Bull. physiopat. respirat. -1992. - № 2. - P. 209-223.
5. Taylor R., Weibel E. Structural and functional design principles determining the limits to oxidative metabolism // Respir. Physiol. - l986. - № 1. - P. 117-127.
References
1. Bazin A.N., Sorokin A.P., Sudakov K.V. Quantitative system analysis of different intensive muscle work regimes // Uspekhi fiziologicheskih nauk. - 1978. - Vol. 9. - № 3. -P.133-148.
2. Gapparov M.M. Modern methods for energy expenditure assessment in human // Sbornik nauchnych trudov Instituta pitaniya RAMN. - M., 1996. - № 7. - P. 15-17.
3. Lee J.H. A Structural Equation Modeling for Factors Influencing Attendance at Professional Sports Events // Int. J. Appl. Sports Sc. - 2003. - № 2. - P. 28-39.
4. Schroter R., Pedley T., Sudlow M. The dosing of model in physics and physiology // Bull. physiopat. respirat. -1992. - № 2. - P. 209-223.
5. Taylor R., Weibel E. Structural and functional design principles determining the limits to oxidative metabolism // Respir. Physiol. - l986. - № 1. - P.117-127.
