CC BY
56
УДК 612.014.464
ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ АДАПТАЦИОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ПРИ РЕГИОНАРНЫХ МЫШЕЧНЫХ НАГРУЗКАХ
П.П. Векла
Национальный университет физического воспитания и спорта Украины, г. Киев
Рассмотрены вопросы адаптационных изменений процессов метаболизма при воздействии региональных физических нагрузок у лиц, занимающихся скалолазанием. Исследованы показатели крови, характеризующие вклад механизмов энергообеспечения специальной работоспособности (лактат и пируват), содержание гемоглобина и эритроцитов в крови, а также показатели, характеризующие состояние антиоксидантной системы. Отмечена специфичность изменений показателей содержания лактата, эритроцитов и гемоглобина в крови, а также состояния и реакций антиоксидантной системы в зависимости от степени тренированности.
Ключевые слова: адаптация, метаболизм, антиоксидантная система, скалолазание.
Введение. Адаптационные изменения, возникающие в процессе воздействия физических нагрузок, во многом определяются их особенностями, связанными, в частности, с объемом мышечной массы, участвующей в работе. Последнее может оказывать влияние на специфичность биохимических и функциональных изменений, а также на направленность и степень их выраженности [6]. Одним из примеров физических нагрузок с локальными мышечными напряжениями может служить скалолазание. Скалолазание включает базовые движения человека, т.е. движения, которые были необходимы человеку для выживания еще с первобытных времен (бег, прыжки, метание и лазание) [18]. В связи с этим люди часто стремятся к активизации ощущений, давших толчок их развитию: дети любят залезать на различные вертикальные конструкции и природные объекты, а многие взрослые стремятся к возобновлению данных ощущений посредством занятий скалолазанием.
В настоящее время скалолазание стало популярным видом спорта и рекреационным занятием, и его распространенность повышается с каждым годом [1-4, 11, 14, 18]. В связи с этим назрела необходимость разработки теоретико-методических основ построения тренировочного процесса в скалолазании
[1, 14, 18], для чего требуется анализ его метаболического обеспечения и динамики функциональной и физической подготовленности спортсменов [2]. Имеющиеся научные данные по этой проблеме ограничены и затрагивают в основном вопросы антропометрии и отдельных сторон функционального обеспечения мышечной деятельности скалолазов [3, 4].
На современном этапе скалолазание только начинает изучаться с точки зрения особенностей техники, тактики, теоретико-методических основ построения тренировочного процесса [18]. Одной из задач разработки теоретико-методических основ скалолазания является изучение адаптационных возможностей на различных уровнях подготовленности у представителей разных видов скалолазания, а также их сопоставление с данными, полученными у лиц низкого уровня тренированности.
Взятая для сравнения группа малотренированных скалолазов позволила выявить особенности адаптационных реакций, происходящих в организме под воздействием регионарных мышечных нагрузок. Выводы были сделаны по результатам биохимических исследований крови и данным антиоксидантной системы.
Цель исследования. Определить влияние регионарных мышечных нагрузок на состав крови и работу антиоксидантной системы.
Материалы и методы. В исследовании приняли участие 16 чел. (возраст 18-28 лет), которые составили исследуемые группы: контрольную - малотренированные лица, занимающиеся скалолазанием рекреационного характера, и основную - спортсмены-скалолазы высокой квалификации (универсалы), специализирующиеся в лазании на сложность и боулдеринг, находящиеся на этапе непосредственной подготовки к соревнованиям.
В состоянии покоя в крови испытуемых обеих групп определяли содержание гемоглобина (Hb), лактата (La), пирувата, эритроцитов (RBC), малонового диальдегида (МДА), активность каталазы (Кат), креатин-фосфокиназы (СК), перекисный гемолиз эритроцитов (ПГЭ). После выполнения специальной тестирующей нагрузки у спортсменов-скалолазов определяли содержание в крови лактата и пирувата.
Для определения содержания Hb, RBC, активности СК использовали готовые наборы реактивов и фотометр LP-420 фирмы Dr. Lange (Германия). Содержание пирувата в крови определяли колориметрическим методом по реакции с 4-метилгидразином, содержание в крови МДА - по модифицированному методу Клебанова, ПГЭ - колориметрическим методом на спектрофотометре HL-303 (Япония) [6].
В качестве специальной нагрузки использовали лазание по стандартизированному маршруту с изменением темпа движений.
Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием стандартных компьютерных программ Excel Windows и Statistica 6.0.
Результаты и обсуждение. В результате биохимического исследования крови спортсменов-скалолазов выявлено, что содержание гемоглобина в крови варьирует в довольно широких пределах: 140-168 г/л (табл. 1). Максимальные значения показателя (168 г/л) отмечены у двух спортсменов, недавно прошедших подготовку в горных условиях; сред-негрупповое значение составило 143±7 г/л. В то же время у лиц контрольной группы
среднее значение содержания гемоглобина в крови было значительно ниже - 134±4 г/л. Полученные данные свидетельствуют о более высокой кислородной емкости как долговременной адаптационной реакции системы крови на комплекс специальных упражнений, используемых для повышения состояния тренированности при занятиях этим видом спорта. Повышение содержания гемоглобина в крови способствует не только улучшению доставки кислорода в клетки, но и ускорению процессов восстановления после выполнения специальных упражнений. Последнее является резервом для повышения кратности занятий, их интенсивности и длительности [5, 6].
У исследуемых рекреационной группы наблюдалось повышение содержания в крови эритроцитов по сравнению с данными спортивной группы. Одной из причин этого явления может быть повышение возможностей буферных систем, а также устойчивости (резистентности) эритроцитов. Это явление может быть вызвано влиянием комплекса специальных регионарных высокоинтенсивных мышечных нагрузок, используемых в тренировочном процессе. Вследствие повышения резистентности предупреждается гемолиз эритроцитов и, следовательно, поддерживается высокий уровень содержания эритроцитов и гемоглобина в крови [17].
Несомненный интерес представляют исследования показателей крови, характеризующих энергообеспечение мышечной деятельности при занятиях скалолазанием. В источниках литературы существуют лишь единичные сообщения по этому вопросу, и они касаются в основном контроля за динамикой показателя максимальной гликолитической мощности - содержания лактата в капиллярной крови после выполнения специальных тестовых упражнений. Как свидетельствуют данные литературы, содержание лактата варьирует в пределах 4,0-6,8 ммоль/л и зависит от способа скалолазания, степени тренированности, периода подготовки, антропометрических данных, пола, возраста занимающихся скалолазанием и других факторов [1, 2].
Среднее значение содержания лактата в крови скалолазов в состоянии покоя не отличалось от значения у лиц контрольной груп-
пы и составило 1,8±0,3 ммоль/л. При выполнении скалолазами специального стандартного теста содержание лактата в крови повысилось в среднем до 6,1± 1,0 ммоль/л, что свидетельствует о значительном усилении анаэробного гликолиза. Тем не менее значение этого показателя не достигло максимальных значений, наблюдаемых у выдающихся скалолазов на чемпионатах мира (6,8±1,9 ммоль/л) и тем более характерных для видов спорта скоро-стно-силовой направленности и скоростной выносливости (20 ммоль/л и более) [4].
Относительно низкие значения лактата в крови могут быть обусловлены регионарным характером работы, когда в ее выполнении участвуют только ограниченные группы мышц, ее кратковременностью и большими статическими напряжениями [2, 11].
Содержание пировиноградной кислоты (пирувата) в крови характеризует вклад аэробного механизма в энергообеспечение мышечной деятельности, а отношение лак-тат/пируват является коэффициентом, характеризующим динамику аэробной и анаэробной работоспособности. Если отмечается вы-
Одной из наиболее чувствительных систем, быстро реагирующих на стрессовые воздействия различного характера, в т.ч. и на физические нагрузки, является антиокси-дантная (АО) система организма [17]. Ее состояние в первую очередь характеризует содержание в крови малонового диальдегида, который отражает прооксидантно-антиокси-
сокий коэффициент (при максимальном значении лактата и минимальном значении пи-рувата), то энергообеспечение связано с максимальным усилением гликолиза. Более низкие значения коэффициента свидетельствуют о нарушении реакций между пируватом и НАД-Н2. В том случае, когда этот коэффициент имеет тенденцию к снижению от одного занятия к другому, физическая нагрузка выполняется в аэробной или смешанной зоне энергообеспечения [6]. В результате проведенного исследования в обеих группах в состоянии покоя получен практически одинаковый коэффициент, а под воздействием физической нагрузки коэффициент существенно снизился в обеих группах, особенно в контрольной за счет большого накопления пиру-вата, что свидетельствует о большем вкладе в процесс энергообеспечения работы аэробного механизма. Следовательно, выполнение тестирующей нагрузки у представителей контрольной группы осуществляется преимущественно за счет аэробного энергообеспечения, а у спортсменов - со значительным вкладом анаэробного.
дантное равновесие (табл. 2). Результаты проведенного исследования показали отсутствие каких-либо достоверных изменений содержания МДА в состоянии покоя в обеих исследуемых группах, что указывает на оптимальный баланс про- и антиоксидантного равновесия. Тем не менее у представителей основной группы отмечено существенное по-
Таблица 1
Показатели метаболизма в крови скалолазов (М±m)
Группа испытуемых Показатели
НЬ, г/л RBC, млн/мл Лактат, моль/л Пируват, моль/л Лактат/ пируват, уе.
Контрольная (п=8) покой 134±4 4,20±0,11 1,5±0,2 0,070±0,008 0
нагрузка 0 0 4,0±0,2# 0,42±0,06# 0
Основная (п=8) покой 143±7* 4,86±0,23* 1,7±0,1 0,070±0,009 24
нагрузка 0 0 6,1±0,5* 0,30±0,050*# 20
Примечание. * - различия достоверны (р<0,05) относительно данных контрольной группы; # - различия достоверны (р< 0,05) относительно состояния покоя.
вышение АО-способности крови после выполнения специального теста. В контрольной группе ингибирование накопления МДА в системе желточных липопротеидов (ЖЛП) было менее выраженным.
Одной из основных причин обнаруженного повышения АО-способности крови после воздействия тестирующей нагрузки может быть перераспределение антиоксидантов
между органами и тканями, которое наблюдали в своих исследованиях ряд ученых [17]. Кроме того, можно сделать вывод, что АО-система скалолазов имеет высокий функциональный резерв, а следовательно, позволяет организму активно противостоять стрессовым воздействиям (черезмерным регионарным мышечным напряжениям).
Таблица 2
Состояние антиоксидантной системы у скалолазов (М±т)
Группа испытуемых Показатели
МДА, моль/л АО-способность крови, % ингибирования в системе ЖЛП ПГЭ, % СК- активность, и/л Кат-активность, Уе.
Контрольная (п=8) покой 5,12±1,32 7,11±1,18 3,12±0,40 89,6±4,5 10,00±0,11
нагрузка 5,36±1,08 12,00±1,21# 3,00±0,35 86,5±3,5 14,0±0,2#
Основная (п=8) покой 5,90±1,53 8,62±1,25 2,87±0,32 78,6±2,0* 9,0±0,1
нагрузка 5,45±1,72 16,30±1,46*# 2,72±0,25 85,5±2,3# 16,00±0,15#
Примечание. * - различия достоверны (р< 0,05) относительно данных контрольной группы; # - различия достоверны (р< 0,05) относительно состояния покоя.
Оценка состояния перекисного гемолиза эритроцитов в крови показала отсутствие изменений как в контрольной, так и основной группах. Обнаруженный факт может свидетельствовать о высокой резистентности эритроцитов, обусловленной стабильностью эрит-роцитарных мембран, следствием чего является поддержание уровня гемоглобина в крови.
Содержание креатинкиназы в крови отражает состояние отставленных и долговременных восстановительных процессов, обусловленных восстановлением мембранных структур, разрушенных воздействием напряженной мышечной деятельности, и сопровождающихся выходом фермента в кровоток. Из полученных данных следует, что СК-активность крови в состоянии покоя у лиц обеих групп существенно различается: у спортсменов основной группы она ниже. Тем не менее под воздействием тестирующей нагрузки обнаружено повышение СК-актив-ности крови до уровня активности этого
фермента в контрольной группе. Судя по полученным данным, можно сделать заключение, что у скалолазов в состоянии покоя отмечается большая стабильность мембран мышечных клеток, меньший выход фермента в кровоток, чем у представителей контрольной группы, а также более быстрое протекание процессов восстановления. Повышение под влиянием тестирующей нагрузки СК-ак-тивности крови у спортсменов основной группы до значения показателя контрольной группы также является позитивной адаптационной реакцией на комплекс физических нагрузок, используемых скалолазами в период непосредственной подготовки к соревнованиям.
Исследования показали, что Кат-активность является наиболее чувствительной к процессу адаптации при занятиях скалолазанием. Если в состоянии покоя данный показатель у испытуемых обеих групп существенно различался, то под влиянием тестирующей нагрузки он повысился относитель-
но состояния покоя на 40 % в контрольной группе и на 70 % в основной группе. Полученные данные свидетельствуют о значительном повышении способности крови разлагать токсичную для организма перекись водорода при воздействии физической нагрузки, что более выражено у представителей основной группы.
Анализ состояния АО-системы у скалолазов указывает на активное участие отдельных ее звеньев в процессах срочной и долговременной адаптации по показателям метаболизма при воздействии специального комплекса физических упражнений. В первую очередь адаптационные реакции затрагивают Кат-активность, СК-активность и антиокси-дантную способность крови.
Несомненный интерес представляло исследование состояния процессов восстановления по показателям метаболизма у скалолазов после выполнения тестирующей нагрузки. Известно, что мочевина является показателем белкового обмена, и ее содержание в крови в условиях стандартного покоя (утро, покой, натощак) отражает состояние процессов восстановления у спортсменов. Ее со-
Лактат при воздействии нагрузок скоро-стно-силового характера является естественным метаболитом, продуктом анаэробного гликолиза. Ускорение утилизации лактата из крови, накопившегося в результате выполнения физической нагрузки, в свою очередь стимулирует процессы восстановления организма, процессы ресинтеза гликогена и белков, что позволяет увеличивать кратность занятий, их длительность и интенсивность. Следовательно, скорость устранения лактата из крови после выполнения физической на-
держание в крови сразу после воздействия физической нагрузки указывает на «нагру-женность» спортсмена, а при стандартном покое - на состояние восстановительных процессов после всего комплекса нагрузок, выполненных за предыдущий день [6].
Содержание мочевины в крови в условиях покоя у лиц обеих исследуемых групп существенно не различалось и соответствовало нормативным значениям (табл. 3). Сразу после выполнения тестирующей нагрузки у спортсменов основной группы содержание мочевины в крови повысилось в среднем до 7,9 ммоль/л; через 3 ч процесса восстановления содержание мочевины в крови в среднем составило 7,6 ммоль/л, через 6 ч - 7,0 ммоль/л, а утром последующего дня - 5,6 ммоль/л. У испытуемых контрольной группы отмечалась лишь тенденция роста показателя, что указывает на малый вклад белков в процесс энергообеспечения тестирующей нагрузки. Полученные данные свидетельствуют об уравновешивании процессов распада белков и их синтеза, полном восстановлении, соответствии используемых нагрузок функциональным возможностям организма.
грузки является важным показателем повышения эффективности процесса восстановления у спортсменов [6].
Установлено, что у представителей двух исследуемых групп содержание лактата в крови в состоянии покоя не различалось. В результате выполнения тестирующей нагрузки скалолазами высокой квалификации накопление лактата ^а) в крови в среднем составляло 6,1 ммоль/л (табл. 4). Это значение указывает на значительное усиление анаэробного гликолиза, который, с одной сторо-
Таблица 3
Динамика содержания мочевины в крови у скалолазов (M±m), ммоль/л
Группа испытуемых В стандартном покое Сразу после выполнения нагрузки В период восстановления
3 ч 6 ч утром
Контрольная (п=8) 5,3±0,2 6,0±0,3 5,8±0,2 5,5±0,1 5,4±0,2
Основная(п=8) 5,5±0,1 7,9±0,3* 7,6±0,3* 7,0±0,2* 5,6±0,4
Примечание. * - различия достоверны (р< 0,05) относительно значений в стандартном покое.
ны, обеспечивает высокую мощность работы мыщц, а с другой - является фактором ее снижения в результате накопления лактата, а также стимулом развертывания аэробного механизма энергообеспечения [6].
У испытуемых контрольной группы пиковое накопление лактата, как и скорость его утилизации, было значительно более низким, чем у спортсменов основной группы. В группе спортсменов-скалолазов наблюдалось большее накопление лактата и большая скорость его утилизации: за 7 мин восстановительного периода утилизировалось около половины накопленного в крови лактата (ЛLa=2,5 ммоль/л) (табл. 4). Аналогичная динамика снижения содержания лактата наблю-
Выводы:
1. Регионарные физические напряжения, связанные с занятиями скалолазанием, вызывают незначительные биохимические адаптационные сдвиги, обусловленные, по-видимому, ограниченным объемом мышц, участвующих в работе, и значительными статическими усилиями.
2. Судя по соотношению лактат/пируват, энергообеспечение у представителей скалолазов рекреационной группы осуществляется преимущественно аэробным путем, а у спортсменов-скалолазов является смешанным.
3. У скалолазов высокой квалификации отмечается большее содержание гемоглобина и эритроцитов в крови в состоянии покоя (на базовом и соревновательном этапах подготовки), чем у представителей рекреационной группы.
4. Анализ состояния отдельных звеньев АО-системы у скалолазов указывает на их
дается и у спортсменов других специализаций - представителей скоростно-силовых видов спорта, что служит одним из доказательств высокого уровня тренированности [3, 6].
Обнаруженная динамика показателей лактата является вынужденной адаптационной реакцией, поскольку известно, что высокое содержание лактата в крови существенно тормозит процессы восстановления и функционирования организма в целом. Высокая скорость устранения лактата из крови позволяет ускорить процессы восстановления, повысить интенсивность и длительность используемых тренировочных нагрузок, без чего невозможен рост подготовленности [6, 10, 12].
активное участие в процессах адаптации к регионарным специфическим нагрузкам. В первую очередь адаптационные реакции касаются Кат-активности, СК-активности и антиоксидантной способности крови. Степень изменения показателей зависит от квалификации скалолазов.
5. Судя по динамике содержания мочевины в крови (после нагрузки) у скалолазов основной группы в процессе энергообеспечения в большей степени участвуют белки. У представителей обеих групп содержание мочевины снижается до исходного уровня утром следующего дня, что указываетна завершенность процессов восстановления.
6. У скалолазов высокой квалификации наблюдается большая скорость утилизации лактата в ближайший час после нагрузки, чем у скалолазов контрольной группы, что является одним из признаков высокой тренированности и восстанавливаемости.
Таблица 4
Динамика утилизации лактата у скалолазов (М±т), моль/л
Группа испытуемых В состоянии покоя Сразу после выполнения нагрузки В период восстановления ALa
3 мин 7 мин
Контрольная (п=8) 1,5±0,2 4,0±0,2 3,4±0,4* 3,0±0,5* 1,5
Основная (п=8) 1,7±0,1 6,1±0,5* 5,5±0,2* 3,6±0,2* 2,5
Примечание. * - различия достоверны (р<0,05) относительно значений в состоянии покоя.
1. Байковский Ю. В. О концепции классификации видов спорта и видов деятельности по степени экстремальности / Ю. В. Байковский // 3-я Международная научно-практическая конференция «Экстремальная деятельность человека, проблемы и перспективы подготовки специалистов», 31 окт. - 1 нояб. 2007 г. : тез. докл. -М., 2007. - С. 7-13.
2. Байковский Ю. В. Педагогическая система многоуровневой подготовки специалистов по горным видам спорта и обеспечению безопасности человека в экстремальных условиях горной среды / Ю. В. Байковский, А. Н. Блеер // Физическая культура: воспитание, образование, тренировка. - 2011. - № 3.- С. 76-79.
3. Векла П. П. Адаптационные изменения организма спортсменов-скалолазов высокой квалификации / П. П. Векла, Ю. В. Дзюбяк, И. И. Зем-цова // Олимпийский спорт, физическая культура, здоровье нации в современных условиях : сб. материалов XXX Международной научно-практической конференции, посвященной XXX Олимпийским играм 2012 года в Лондоне. - Луганск, 2012. - С. 114-118.
4. Векла П. П. Особенности функциональных и морфологических изменений при занятиях скалолазанием / П. П. Векла, Ю. В. Дзюбяк, И. И. Земцова // Сб. материалов XVI Международной студенческой научной конференции Гос. ун-та физического воспитания и спорта Республики Молдова «Современные проблемы теории и практики физической культуры». - Кишинев : ГУФВСУ, 2012. - С. 347-352.
5. Двоеносов В. Г. Особенности адаптивных реакций кардиореспираторной системы, газообмена и регуляции сердечного ритма у спортсменов-скалолазов в условиях соревнований / В. Г. Двоеносов // Теория и практика физической культуры. - 2009. - № 7. - С. 87-91.
6. Земцова I.I. Практикум з бiохiмil спорту : навчальний поабник для студ. вищ. навч. закл. спорт. профiлю / I. I. Земцова, С. А. Олшник. -Киев : Олiмпiйська лггература, 2010. - 184 с.
7. Кравчук Т. А. Морфофункциональная модель скалолазов / Т. А. Кравчук, Т. Н. Жмакина // Физкультурное образование Сибири. - 2005. -№ 1. - С. 50-54.
8. Кравчук Т. А. Разработка морфофункцио-нальной модели скалолазов / Т. А. Кравчук // Тео-
рия и практика прикладных и экстремальных видов спорта. - 2008. - № 2 (14). - С. 21-23.
9. Мавлютова С. З. Тренажерные технологии подготовки альпинистов в условиях города / С. З. Мавлютова, Ю. В. Байковский // Теория и практика прикладных и экстремальных видов спорта. - 2010. - № 2. - С. 53-55.
10. Матвеев Л. П. Теория и методика физической культуры / Л. П. Матвеев. - М., 1991. - 544 с.
11. Особенности развития локальной силовой выносливости мышц верхних конечностей у спортсменов-скалолазов высокой квалификации / П. П. Векла [и др.] // Сб. материалов IV Всеук-раинской студенческой научно-практической конференции «Физическая культура, спорт и физическая реабилитация в современном обществе». - Винница, 2011. - С. 8-11.
12. Платонов В. Н. Общая теория подготовки спортсменов в олимпийском спорте / В. Н. Платонов. - Киев : Олимпийская лит-ра, 1997. - 584 с.
13. Спортивное плавание: путь к успеху / под общ. ред. В. Н. Платонова. - Киев : Олимпийская лит., 2012. - Кн. 2 (гл. 12-13). - С. 341-395.
14. Шарафутдинов Д. Р. Индивидуализация в подготовке спортсменов-скалолазов высшего уровня / Д. Р. Шарафутдинов // Теория и практика физической культуры. - 2012. - № 5. - С. 35-37.
15. Burke S. M. Exploring feel and motivation with recreational and elite Mount Everest climbers: An ethnographic study / S. M. Burke, N. Durand-Bush, K. Doell // International J. of Sport and Exercise Psychology. - 2010. - Vol. 8 (4). -Р. 373-393.
16. Lopez-Rivera E. The effects of two maximum grip strength training methods using the same effort duration and different edge depth on grip endurance in elite climbers / E. Lopez-Rivera, J. Gon-zalez-Badillo // J. Sports Technology. - 2012. -Vol. 5, № 3-4. - Р. 100-110.
17. Stromme S. B. The effects of exercise on serum total antioxidant activity and the influence of training in humans / S. B. Stromme, K. E. Flaim // Abstr. Sci. Meet. Physiol. Soc. J. Physiol. Proceed. -2008. - P. 144-150.
18. Psychophysiological possibility of mountaineers and climbers specializing in speed climbing and climbing difficulty / Zh. L. Kozina [et al.] // Pedagogics, psychology, medical-biological problems of physical training and sports. - 2013. - Vol. 5, № 3-4. - P. 41-46.
THE FEATURES OF METABOLIC ADAPTIVE CHANGES DURING LOCAL MUSCULAR LOAD
P.P. Vekla
National University of Physical Education and Sports of Ukraine, Kiev
The problems of adaptable changes of metabolism under the influence of local physical activities in rock climbing. Investigated blood characteristics (lactate and pyruvate), hemoglobin and red blood cells, as well as status indicators of the antioxidant system of the mechanisms of energy supply during special physical activity. Marked changes in specificity indices depending on the level of fitness.
Keywords: adaptation, metabolism, antioxidants system, sport climbing.
