Особенности метаболических адаптационных изменений при регионарных мышечных нагрузках

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, теоретикометодических 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 (Нb), лактата (La), пирувата, эритроцитов (RBC), малонового диальдегида (МДА), активность каталазы (Кат), креатинфосфокиназы (СК), перекисный гемолиз эритроцитов (ПГЭ). После выполнения специальной тестирующей нагрузки у спортсменов-скалолазов определяли содержание в крови лактата и пирувата.

Для определения содержания Нb, 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; среднегрупповое 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 скоростно-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- сокий коэффициент (при максимальном значении лактата и минимальном значении пирувата), 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 пирувата, 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.

Таблица 1

Группа испытуемых		Показатели
		Нb, г/л	RBC, млн/мл	Лактат, моль/л	Пируват, моль/л	Лактат/ пируват, у.е.
Контрольная (n=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 (n=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.

Показатели метаболизма в крови скалолазов (М±m)

Одной из наиболее чувствительных систем, быстро реагирующих на стрессовые воздействия различного характера, в т.ч. и на физические нагрузки, является антиоксидантная (АО) система организма [17]. Ее состояние в первую очередь характеризует содержание в крови малонового диальдегида, который отражает прооксидантно-антиокси- 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- 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

Группа испытуемых		Показатели
		МДА, моль/л	АО-способность крови, % ингибирования в системе ЖЛП	ПГЭ, %	СК-активность, U/л	Кат-активность, у.е.
Контрольная (n=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 (n=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.

Состояние антиоксидантной системы у скалолазов (M±m)

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 эритроцитарных 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-активности 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-активности 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 антиоксидантную 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- 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.

Таблица 3

Группа испытуемых	В стандартном покое	Сразу после выполнения нагрузки	В период восстановления
			3 ч	6 ч	утром
Контрольная (n=8)	5,3±0,2	6,0±0,3	5,8±0,2	5,5±0,1	5,4±0,2
Основная (n=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.

Динамика содержания мочевины в крови у скалолазов (M±m), ммоль/л

Лактат при воздействии нагрузок скоростно-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- 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 (La) в крови в среднем составляло 6,1 ммоль/л (табл. 4). Это значение указывает на значительное усиление анаэробного гликолиза, который, с одной сторо- 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 (∆La=2,5 ммоль/л) (табл. 4). Аналогичная динамика снижения содержания лактата наблю- 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].

Таблица 4

Группа испытуемых	В состоянии покоя	Сразу после выполнения нагрузки	В период восстановления		∆La
			3 мин	7 мин
Контрольная (n=8)	1,5±0,2	4,0±0,2	3,4±0,4*	3,0±0,5*	1,5
Основная (n=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.

Динамика утилизации лактата у скалолазов (M±m), моль/л

Выводы:

• 1.    Регионарные физические напряжения, связанные с занятиями скалолазанием, вызывают незначительные биохимические адаптационные сдвиги, обусловленные, по-видимо-му, 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

• 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.

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.

• 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. Земцова // 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 І. І. Практикум з біохімії спорту : навчальний посібник для студ. вищ. навч. закл. спорт. профілю / І. І. Земцова, С. А. Олійник. – Киев : Олімпійська література, 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 морфофункциональной 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.    López-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. López-Rivera, J. Gon-zález-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.    Рsychophysiological 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. – Р. 41–46.

THE FEATURES OF METABOLIC ADAPTIVE CHANGES DURING LOCAL MUSCULAR LOAD

National University of Physical Education and Sports of Ukraine, Kiev