Содержание Е. Б. Мякинченко, В. Н. Селуянов М99 Развитие локальной мышечной выносливости в циклических видах спорта
Вид материала | Реферат |
- Эффективность экстракта пихты сибирской на фоне физической нагрузки и гипоксии, 169.92kb.
- Методическое обеспечение курса Видеозапись соревнования по академической гребле между, 51.94kb.
- Тренировочная программа для выносливости, 22.15kb.
- Внеклассное мероприятие Малые зимние олимпийские игры по национальным видам спорта, 84.85kb.
- Тольятти Буйнага Анастасия Научный руководитель Осипов А. Н. Развитие выносливости, 1307.03kb.
- План лекции структура и содержание предмета «легкая атлетика» Содержание Классификация, 104.46kb.
- Методика развития выносливости у легкоатлетов 10-12 лет на этапе предварительной подготовки., 15.69kb.
- "развитие детско-юношеского спорта в россии", 833.34kb.
- 13. 10 Содержание главные новости спорта, 841.8kb.
- 28. 11. 2011 содержание главные новости спорта, 763.22kb.
6. Т .2.1. Гипертрофия мышечных волокон
Факт повышения ППС в ответ на интенсивную анаэробную работу различного характера за счет накопления главным образом сократительных элементов мышц хорошо известен. Также не вызывает сомнений высокая корреляция между анаэробной производительностью и гипертрофией обоих видов МВ. Как подробно описано в 5-й главе, это обусловлено тем, что в генерации механического усилия, даже максимальной интенсивности, существенный вклад вносят не только быстрые, но и медленные мышечные волокна. Тем более это справедливо в аспекте выносливости, когда требуется не максимальная анаэробная мощность, а высокая емкость процессов энергообеспечения. В этом случае запасы КрФ и аэробная мощность ММВ служат фактором «экономии» ресурсов БМВ. Справедливость этих рассуждений подтверждается тем, что избирательная гипертрофия БМВ наблюдается только у представителей скоростно-силовых видов (штангистов, спринтеров и т.д. [см. обзор Шенкман Б.С, 1990].
Считается, что возможности переходов ММВ в БМВ, также как и обратно, очень ограничены [Хочачка П., Дж. Семеро, 1988; Шенкман Б.С., 1990] .
6.1.2.2. Повышение запасов эндогенных субстратов (креатинфосфата и гликогена)
Насколько можно судить из имеющихся данных, анаэробная тренировка приводит к увеличению общего количества КрФ [Хочачка П.,Дж. Сомеро, 1988; Яковлев Н.Н., 1983]. Запасы гликогена возрастают при любом виде физической нагрузки. Однако существует, вероятно, некоторый морфологический или другой предел, выше которого увеличить запасы гликогена иначе, как путем гипертрофии мышц, не удается. Этот вывод следует из экспериментов с методом углеводного насыщения [Алиханова Л.И., 1983]. Кроме того, при длительности работы, где существенный вклад вносят анаэробные источники энергии (15 с — 2-3 мин), снижение запасов гликогена не является фактором снижения скорости гликолиза [Nevill М.Е. и др., 1996]. Однако известно [Ваngsbo J., 1996], что более высокий исходный уровень гликогена в мышцах корреляционно связан со скоростью гликолиза. Но эта корреляция может явиться ложной, поскольку большая концентрация гликогена
168
может сопровождаться большим содержанием ключевых ферментов гликолиза, так как при тестирования разных ног при нормальном и суперкомпенсированном гликогене такой зависисмости не подтверждено [Ваngsbo J., 1996].
6.1.2.3. Повышение содержания ключевых ферментов, участвующих в анаэробном метаболизме и его регуляции
Количество АТФ-азы и КФК-азы, связанных с типом иннервации волокон, вероятно, под воздействием тренировки существенно изменяться не должно. Однако содержание миокиназы и ферментов анаэробного ресинтеза АТФ (фосфорилазы, фосфофруктокиназы, лактатдегидрогеназы), может повышаться на 100-150% [Хочачка П., Дж. Сомеро, 1988] за счет простой гипертрофии мышц и за счет изменения относительного содержания ферментов. Под воздействием тренировки может изменяться и изоинзимный состав анаэробных ферментов. Например, это хорошо показано для изоэнзимов лактатдегидрогеназы [Хочачка П., Дж. Сомеро, 1988].
6.1.2.4. Увеличение буферной емкости мышц
Система буферирования протонов в мышечных волокнах подробно описана в главе 5 и включает бикарбонатный, белковый, дипептидовый (при содержании имидазольных групп гистидина), креатиновый, митохондриальный компоненты и систему удаления ионов из мышечного волокна.
К сожалению, нам не известны механизмы увеличения концентрации буферирующих веществ или, даже, какой точно характер нагрузки способствует их преимущественному накоплению.
Имеются данные, что у спортсменов, тренированных в «гликолитической» зоне, повышена способность накапливать Ла в крови [Волков Н.И., 1969) и увеличения отношения DЛа/DрН [Sahlin К., 1986], что косвенно может свидетельствовать о при- росте емкости их буферных систем, т.к.. вероятно, минимальное рН, при которых происходит резкое замедление процессов энергопродукции в МВ, не отличается у тренированных и нетренированных, поэтому если значительная часть Н+ буферируются. то больше Ла может накопиться в мышцах, а затем выйти в кровь. В то же время большая концентрация Ла может явиться следствием его облегченной диффузии в кровь (см.
169
ниже) в результате большей капилляризации мышц (их большего окислительного потенциала) у средневика, по сравнению
со спринтерами.
В литературе имеются также указания, что концентрация гистидина (одного из компонентов белкового и дипептидного буфера) растет параллельно активности гликолитических ферментов [Хочачка П., Дж. Сомеро, 1988].
Свободный креатин выполняет функцию буферирования ионов водорода. Увеличение емкости этого звена буферной системы происходит параллельно с увеличением пула Кр и КрФ [Greenhalf P.L., и др,, 1996].
Диффузия лактата и ионов водорода в другие (ММВ) мышечные волокна и в кровь снижают скорость накопления Н+ Известно, что скорость прохода этих молекул через мембрану ограничена [Jorfeldt L. и др. 1978], особенно при их большой концентрации, но нет сведений о возможности ускорения их диффузии в результате тренировки. Можно только высказать предположение, что ускорению элиминации молекул молочной кислоты будет способствовать гипертрофия ММВ и увеличение капилляризации мышц, которые, предположительно, могли бы способствовать увеличению мембранного градиента для Ла и Н+ и тем самым скорости их выхода из БМВ,
Увеличение окислительного потенциала МВ, в частности - объема митохондрий. Это снижает доступность пирувата для М-лактатдегидрогеназы, митохондрии потребляют протоны, а в ММВ, предположительно, ускоряется окисление Ла.
6.1.2.5. Заключение по разделу
Как следует из приведенного анализа, стратегией адаптации в отношении увеличения анаэробной производительности мышц является:
1. Гипертрофия МВ на 50-100% относительно контроля. Гипертрофии волокон способствует сам анаэробный характер физической нагрузки.
2. Накопление эндогенных энергетических субстратов, среди которых наибольшее значение имеют запасы КрФ. Высокая концентрация гликогена на дистанциях, где существенна анаэробная мощность и емкость (15 с — 2-Змин), как представ- ляется, значимой роли не играет.
170
- Накопление гликолитических ферментов и изменение их
изоэнзимного состава.
- Небольшое повышение содержания АТФ-азы и КФК-азы
и существенное повышение содержания ферментов гликолиза
(20-50%), независимо от гипертрофии волокон.
- Повышение буферной емкости мышц за счет накопления
буферирующих веществ, капилляризации мышц, гипертрофии
МВ и повышения окислительного потенциала всех типов во-
локон.
6.2. Тренировочные средства и методы развития локальной выносливости
Простая логика и данные по гипертрофии МВ (табл. 2 и 3) указывают на то, что для квалифицированных спортсменов наибольшее место в тренировочном процессе важно уделять воздействию на т.н. основные мышечные группы, участвующие в продвижении спортсмена вперед с учетом биомеханических особенностей локомоции и внешней среды.
Насколько нам известно, этот тезис не подвергался сомнению ни практикой спорта, ни научными исследованиями.
В то же время это утверждение не противоречит требова-
нию о безусловном соблюдении целесообразной гармонично-
сти развития различных мышечных групп, В этом смысле де-
ление на «основные» и «второстепенные» мышечные группы
условно. Тем более что существует мнение, что в некоторых
локомоциях (например, беге) длительная тренировка сама оп-
тимизирует технику движений [Саvanagh P.R. и др., 1985;
Nelson R.S., R.J.Gregor,, 1976] и «формирует» под эту техни-
ку «топографию» производительности мышечных групп. В то
же время показано, что правомочно и обратное явление – име-
ющееся соотношение мышечных групп откладывает серьез-
ный отпечаток на основные биомеханические параметры ло-
комоции [Мякинченко Е.Б , 1983]. Однако в свете того, что ги-
пертрофия МВ — неотъемлемая часть адаптации к спортив
ной деятельности (см. выше), а наиболее действенное сред
ство гипертрофии МВ силовая тренировка, вопрос выяв-
ления «основных» мышечных групп для целенаправленного воздействия на них посредством силовых упражнений важен
171
и актуален. Этот вопрос рассмотрен в конце главы. Ниже, где речь будет идти о средствах и методах силовой подготовки, мы подразумеваем, что основным объектом воздействия являются именно «основные» мышечные группы.
6.2.1. Средства и методы тренировочного воздействия на ММВ
ММВ играют наиболее существенную роль практически на всех дистанциях в циклических видах спорта и их работоспособность является решающей для обеспечения высокой аэробной производительности спортсмена в ЦВС.
Как установлено в предыдущих разделах, высокая работоспособность ММВ обеспечивается гипертрофией МВ за счет накопления главным образом сократительных элементов и сопутствующих им органелл, одновременным повышением их окислительного потенциала за счет гиперплазии и гипертрофии митохондрий, капилляризации и накоплением запасов
гликогена.
Напомним, что предмет нашего исследования — локальная выносливость мышц, т.е. внутримышечные факторы, приводящие к увеличению спортивной работоспособности. Поэтому, говоря о средствах и методах силовой тренировки, мы чаще будем говорить, например о гипертрофии мышечных волокон, а не об увеличении мышечной силы, так как улучшению локальной выносливости в большей мере будет способствовать тренировка, приводящая именно к увеличению ППС (в том числе и за счет несократительных элементов мышц), по сравнению с тренировкой, приводящей только к увеличению мышечной силы, что происходит, например, при применении упражнений скоростно-силового типа.
6.2.1.1. Средства и методы, направленные на гипертрофию (увеличение силы) ММВ
Точные механизмы и стимулы индукции синтеза сократительного белка неизвестны. Среди факторов, приводящих к гипертрофии МВ, выделяют как минимум следующие:
1) Основное условие — наличие импульсной активности мотонейрона как фактор нейротрофического контроля [Валиулин В.В. и др., 1996].
На стадии синтеза РНК:
172
2) наличие свободного креатина, аденозинмоиофосфорной
и инозиновой кислот [Walker J.В. 1980, Н.И. Волков, В.И.
Олейников, 2001|;
3).наличие ионов Н+ (способствует либерализации мемб-
ран, увеличению пор и раскручиванию структур белков) [Па-
нин Л.Е, 1983].
На стадии синтеза белка:
- присутствие необходимых стероидных гормонов [Био-
химия: Учебник для институтов физ. культуры, 1986; Виру А.А.,
Кырге П.К., 1983);
- наличие свободных аминокислот (как составных частей
сократительных белков — строительный материал) и пептидов
[Биохимия: Учебник для институтов физ. культуры, 1986; Виру
А.А.,Кырге П.К., 1983; Н.И.Волков, В.И.Олейников, 2001);
Наиболее очевидный и, видимо, эффективный способ обеспечения этих условий и, следовательно, гипертрофии ММВ — это силовая тренировка.
Силовая тренировка.
Высокие концентрации свободного креатина и Н+ в мышце в целом, а также повышение концентрации анаболических гормонов (соматотропный гормон, инсулин, тестостерон [Виру А.А. Кырге П.К., 1983; Ahtiainen J. и др., 2001] возникают при высокоинтенсивных упражнениях. Однако известно, что гипертрофия ММВ при таком характере тренировки выражена относительно не сильно, видимо, из-за краткосрочности действия стимула, а проявляемая гипертрофия БМВ часто является негативным фактором в видах на выносливость, т.к. увеличивает мышечную массу без увеличения окислительного потенциала мышц. Поэтому наиболее приемлемой кажется гипотеза [Арнис В. Р., 1994; Платонов В.Н., Булатова М.М., 1992; Сарсания С.К., Селуянов В.Н., 1991; Селуянов В.Н., 1992], что гипертрофии ММВ будут способствовать изотонические и статодинамические упражнения, выполняемые при строгом соблюдении следующих правил:
- медленный, плавный характер движений;
- относительно небольшая величина преодолеваемой силы
или степени напряжения мышц (40-70% от МПС);
- отсутствие расслабления мышц в течение всего подхода;
- выполнение подхода до «отказа».
173
- проведение тренировки, как правило с применением супер-
сетов [Вейдер Д. ,1992 ], на все основные мышечные группы;
- достаточно большая длительность всей тренировки (не
менее 1 часа) (более подробно см. Б.Б. Мякинченко, Е.Н. Се-
луянов, 2001).
Такой характер упражнений приводит к следующим целесообразным явлениям:
- первоначально, и что наиболее важно, будут рекрутиро-
ваться ММВ;
- затрудняется доступ кислорода в ММВ и тем самым уско-
ряется снижение концентрации КрФ и накопление Н+ именно в этих волокнах;
- достаточно большая длительность подходов (60-90 с) и
большое число подходов (4-10) обеспечивает длительное дей-
ствие указанных стимулов в ММВ;
- есть основания предполагать, что из-за длительности подхода, даже при максимальных волевых усилиях в конце подхода, степень вовлечения БМВ в работу и, следовательно, их гипертрофия будет относительно небольшой.
В пользу сделанного предположения, что подобная тренировка будет способствовать гипертрофии ММВ, свидетельствует опыт подготовки бодибилдеров [ Вейдер Д., 1992], у которых ММВ гипертрофированны в отсутствие специализированной тренировки на выносливость (табл. 2), особенно если применяются подходы с большим числом повторений [Платонов В.Н. Булатова М.М., 1992]. Их тренировка отличается от предложенной выше только большими весами (70-85% от МПС), а также исследованиями, проведенными в Проблемной лаборатории РГАФК (см. выше).
В то же время возможно отрицательное влияние, подобного вида силовой тренировки на окислительный потенциал ММВ. т.к. известно, что высокая степень и длительность закисления мышц приводит к деструкции митохондрий (Дин Р., 1981; Ленинджер Р., 1966: Лузиков В.Н., 1980].
При рассматриваемом варианте тренировки этот эффект снижается гипотетически за счет:
— локального характера упражнений, который исключает существенное снижение рН крови и, следовательно, обеспечивает высокий градиент между саркоплазмой и кровью для Н+, облегчающий выход последних в кровь;
174
- невысокой средней мощности упражнения и небольшого
задействования БМВ, что замедляет скорость прироста концен-
трации Н+<см. ниже);
- возможности использования аэробных упражнений не-
большой длительности (2-6 минут) между подходами и серия
ми для ускоренной элиминации МК.
Основываясь на практике спортивной подготовки и данных исследований, можно отметить еще два гипотетических пути гипертрофии ММВ:
- использование т.н. аэробно-силовой тренировки [Верхо-
шанский Ю.В., 1988 ];
- использование обычной аэробной тренировки, но при
гормональном статусе организма, благоприятном для развер-
тывания анаболических процессов.
Аэробно-силовой метод [Верхошанский Ю.В., 1988].
Под этим обобщенным названием подразумеваются хорошо известные в ЦВС варианты тренировки в «утяжеленных» условиях (Нурмякиви А.А., 1974; Современная система спортивной подготовки / Под ред. Ф.П. Суслова и др., 1995; ФомиченкоТ.Г., 1999].
Биологическим обоснованием этого метода являются прямые данные, свидетельствующие о высокой степени гипертрофии мышечных волокон в тех мышцах, которые испытывают наибольшую резистивную нагрузку в данном виде локомоции ([Уилмор Дж.Х,, Костил Д.Л., 1997] — у бегунов), [Шенкман Б.С. и др., 1990] — у гребцов), а также то, что, несмотря на установленный факт преимущественного увеличения окислительного потенциала в ММВ при аэробной тренировке [Holloszy J.O., Coyle E.F., 1984], увеличение интенсивности нагрузок или добавление механического отягощения способствует повышению ОП в БМВ [Dudley и др., 1982; Rusko и др., 1991].
В легкой атлетике этот метод реализуется путем бега по песку, в гору, с сопротивлением; в велоспорте — во время «горной» подготовки или езды с большой передачей; в плавании -при плавании «на привязи», с тормозом или лопатками; в лыжных гонках - при тренировке на сильно пересеченной местности, растягивании резиновых амортизаторов или специальных блочных устройств и др.
Смысл всех этих вариантов заключается в создании большего относительно обычной локомоции механического уси-
175
лия, проявляемого основными мышцами и рабочей фазе движения при соблюдении в целом аэробного или смешанного характера энергообеспечения.
К сожалению, нам не известны работы, в которых целенаправленно исследовалось бы воздействие аэробно-силовых упражнений на ППС ММВ. Однако в исследовании [Уилмор Дж.Х.. Костил Д.Л., 1997] показана очень высокая степень гипертрофии ММВ икроножной мышцы у элитных стайеров и марафонцев (см, табл. 2). Нельзя утверждать, что эти бегуны применяли аэробно-силовой метод, однако известно, что трехглавая мышца голени испытывает самые высокие механические нагрузки в беге (см. выше). То есть, предполагаем, что сочетание высоких нагрузок и аэробного характера тренировки может обеспечивать гипертрофию ММВ. Кроме этого, хорошо установлен факт увеличения мышечной силы и спортивного результата под воздействием аэробно-силового метода во всех ЦВС.
Тренировка в аэробном режиме.
В разделе 7.1. описаны случаи увеличения ППС у людей под воздействием самой аэробной тренировки в хорошо контролируемых условиях. Это же получено при умеренных беговых нагрузках у крыс, причем прирост ППС и скорости дыхания митохондрий не сопровождались увеличением плотности капилляров [Немировская Т.Л., 1992]. Стимулы, которые могут приводить к гипертрофии МВ в этих условиях, не известны, кроме гипотетического «фактора-регулятора» [Меерсон Ф.З., 1978], действия лизосомальных ферментов на геном ядра [Панин Л.Е.. 1983] при повреждении органелл клеток, «стимула нагрузкой» [Шенкман Б.С., 1990], фактора роста фибробластов [Панин Л.Е., 1983]. Есть данные [Watt Р. и др., 1982], свидетельствующие в пользу того, что гипертрофия ММВ реализуется через замедление деградации белков, тогда как гипертрофия БМВ — через ускорение их синтеза. О меньшей интенсивности процессов деградации в МВ после аэробной тренировки свидетельствует также факт повышения активности дегидрооротатдегидрогеназы, являющейся индуктором синтетических процессов (в БМВ больше, чем в ММВ) и небольшое снижение активности глютаматдегидрогеназы, что говорит о снижении активности окисления аминокислот после аэробной тренировки [Немировская Т.Л.. 1992].
176
Однако точно установлено действие эндогенных или экзогенных анаболических гормонов, приводящих к гипертрофии волокон при сочетании их повышенного уровня в крови и физической нагрузки практически любого вида [Виру А.А., Кырге П.К., 1983]. При этом установлено, что анаболические гормоны в большей мере воздействуют на БМВ, ускоряя синтез быстрого миозина, а глюкокортикоиды, экскреция которых особенно выражена в конце длительной утомительной работы (Виру А.А., Кырге П.К., 1983], в большей мере ответственны за экспрессию генов медленного миозина в ММВ [Валиулин В. В., 1996(2)].
Из всего сказанного можно сделать вывод, что, вероятно, возможен путь гипертрофии ММВ просто за счет рационального тренировочного процесса, стимулирующего, а не угнетающего гормональную систему спортсменов. Правда, примечательным является факт, что наиболее выраженным стимулирующим эффектом на анаболический пул гормонов обладает силовая тренировка в оптимальном объеме. Таким образом,наиболее надежным путем [см., например, Шенкман Б.С. и др.,1990] повышения работоспособности ММВ через их гипертрофию представляется включение специально организованной силовой тренировки в подготовку спортсменов в ЦВС.
6.2.1.2. Средства и методы, направленные
на повышение окислительного потенциала ММВ
В многочисленных исследованиях показана большая плотность и размер митохондрий, объединенных в митохондриальную сеть, связанная с ними масса ферментов дыхательного фосфорилирования, изменение относительной активности дыхательных ферментов [Немировская Т.Л., 1992; Шенкман Б.С., 1990; Неnriksson J., Reitman ., 1977] у спортсменов, по сравнению с нетренированными лицами, а также увеличение окислительного потенциала (ОП) ММВ при начале регулярной тренировки, или увеличение ее объема [Немировская Т.Л., 1992].
О механизмах и факторах индукции синтеза окислительных ферментов известно еще меньше, чем о механизмах гипертрофии
МВ. Длительно бытовавшая гипотеза о гипоксии мышц как основном стимуле для увеличения их ОП не подтвердилась в экспериментах с различными моделями гипоксии и ишемии
177
мышц [НемировскаяТ.Л., 1992; Dаub W..Р. и др., 1982], в которых показано, что при пассивном нахождении в гипоксических условиях окислительный потенциал, размеры волокон и капилляризация падает. В то же время умеренная тренировка в среднегорье, или периодическая экспозиция в гипоксических условиях в сочетании с тренировкой оказываются более сильным стимулом в отношении ОП мышц [Булатова М.М., Платонов В.Н., 1996]. Было выяснено, что для роста ОП необходима аэробная нагрузка, а увеличение активности митохондриальных ферментов связано с синтезом митохондриальной ДНК и ускорением синтеза и- РНК в ядре. В то же время показано, что аэробная работа ниже уровня аэробного порога является очень слабым стимулом для роста ОП мышц и процессы экспрессии генов при такой нагрузке активизируются только в конце длительной работы в фазе утомления [Некрасов А.Н., 1982]. Равномерная тренировка на уровне анаэробного порога, повторная тренировка с интенсивностью между анаэробным порогом и МПК, а также интервальная тренировка со средней интенсивностью в зоне мощности аэробного-анаэробного порогов обладают высокой и примерно одинаковой эффективностью, зависящей от объема тренировки и исходной подготовленности испытуемых. Обнаружено, что при тренировке наиболее лабильной (т.е. тренируемой) является плотность поверхностных субсарколемальных митохондрий [Неnriksson J., Reitman ., 1977]. Синтез митохондриальной РНК ускоряется уже через 1-2 часа после начала аэробной работы [Некрасов А.Н., 1982]. Однако в первые 10-12 дней тренировки ОП мышц не меняется, но выявлены адаптационные сдвиги в дыхательном контроле внутри митохондрий, в пиковом кровотоке, углеводном и липидном обмене внутри мышечных волокон, чувствительности на Са++ стимул [Green H.J., 1996; Williams R.S. и др, 1986].
В большинстве исследований найдено, что активность окислительных ферментов интенсивно повышается в течение первых 1-3 месяцев, а потом происходит стабилизация этого показателя, если тренировочный стимул не изменяется [Биохимия: Учебник для институтов физ. культуры, 1986; НемировскаяТ.Л., 1992; Неnriksson J., Reitman., Williams R.S. . и др., 1986]. Прекращение тренировки сопровождается быстрым (в течение 2 недель) возвращением активности ферментов к исходномх уровню [Неnriksson J., Reitman., 1977].
178