Тренировки на выносливость одно из лучших средств для улучшения качества здоровья, поскольку несет значительные адаптационные изменения во всех системах организма.
Вообще, если быть кратким, то основным адаптационным сдвигом на мышечном уровне является улучшение работы и рост количества митохондрий в работающих мышцах. Высокий митохондриальный контент в большинстве своем и определяет мышечную выносливость. Тут с профессором Селуяновым не поспоришь.
Предлагаю взглянуть на мнение западных специалистов о механизмах роста митохондриального контента, чтобы в следующий раз было проще обсуждать инновационные подходы в тренировочном процессе, где необходимо понимание тонкостей внутриклеточной адаптации.
Почему это важно понимать? Прежде всего потому, чтобы точно знать, как действует на наши мышцы каждый из видов тренировки – короткие, средние или длинные интервалы. Какие изменения вызывает кросс и т.д. Можно понять как на адаптацию к тренировкам на выносливость влияют любимые нашими спортсменами аптечные препараты и т.д.
Митохондрия это клеточная органелла. Она использует жиры, белки и углеводы для того, чтобы продуцировать из них энергию в форме АТФ. Когда АТФ превращается в АДФ и АМФ идет высвобождение энергии, а проще говоря химическая энергия превращается в механическую, за счет которой сокращаются мышечные волокна. Наше сердце никогда не отдыхает, поэтому в нем максимальная концентрация митохондрий. По некоторым данным, сердечная мышца на 25% из митохондрий (Barth et al., 1992).
У людей, ведущих сидячий образ жизни митохондриальный контент составляет 3-6%, а у элитных спортсменов около 12%.
Регуляция роста новых митохондрий это очень сложный процесс, и подразумевает не только рост их числа, но также и улучшение работы уже существующих митохондрий.
Как и все в нашем организме, рост новых митохондрий заложено в нашем геноме. Гены, находящиеся в митохондриальном геноме, контролируются тремя транскрипционными факторами - A (TFAM), B1 (TFBM1) и B2 (TFBM2). А гены, находящиеся в ядерном геноме, регулируются несколькими различными факторами, среди которых NRF-1 и 2 являются центральными. Эти транскрипционные факторы регулируют большое число митохондриальных протеинов, среди которых можно выделить цитохром Ц, сукцинат дегидрогеназу и цитохром оксидазу.
Теперь перейдем к главному, для тех, кому интересная тема развития новых митохондрий читать особенно внимательно.
PGC-1α – главный регулятор митохондриального биогенеза. Чтобы проще было понимать, ваши мишцы никогда не станут выносливее, если в результате тренировки в мышечных клетках не появится некоторое количество PGC-1α, что в свою очередь приведет к росту новых митохондрий или улучшению работы старых.
Тренировка на выносливость это лучший регулятор митохондриального биогенеза, и в первую очередь за счет экспрессии PGC-1α, который потом мигрирует в ядро и митохондрию.
Теперь взглянем, как упражнения регулируют экспрессию PGC-1α. То есть, что происходит на клеточном уровне, когда мы выполняет тренировку?
Некоторые молекулы и вещества, образующиеся во время упражнения, являются сильнодействующими передатчиками сигналов, запускающими адаптацию. Эти вещества и молекулы образуются не просто так, для этого нужен хороший тренировочный стимул – или большая продолжительность или большая интенсивность упражнения, чтобы произошло нарушение гомеостаза в организме.
Во время упражнения возрастает внутриклеточный уровень ионов кальция (Ca2+), низкоэнергетических молекул (АДФ и АМФ), свободных фосфатных групп. И свободных форм кислорода (или как мы их называем - оксидантов). Появление в клетке достаточного количества вышеописанных веществ запускает три различных протеин киназы – CaMK, AMPK и p38-MAPK.
И именно три эти киназы вызывают транскрипцию (ген становится активным и рабочим) PGC-1α. Которая потом и запускает рост митохондрий в клетках.
В настоящее время специалисты по уровню экспрессии PGC-1α определяют эффективность того или иного тренировочного метода. Чем больше в результате тренировки «возникло» PGC-1α, тем эффективнее эта тренировка и тем большие положительные сдвиги она вызовет в организме.
В настоящий момент понимание внутриклеточных процессов (жаль, пока не у нас) помогает эффективнее строить тренировочный процесс и избегать факторов, нарушающих адаптацию. Приведу один маленький пример.
Как было описано, одним из важнейших веществ, запускающих экспрессию PGC-1α является свободная форма кислорода (ROS) – очень агрессивная молекула, разрушающая многие внутриклеточные структуры. Как считалось ранее, лучшим способом борьбы с этой свободной формой кислорода является прием антиоксидантов. Они действительно, снижают количество ROS, то есть функцию свою выполняют. Но как было сказано выше, именно ROS является ключевым фактором, запускающим экспрессию PGC-1α. В этом случае прием различных антиоксидантов значительно тормозит адаптацию к нагрузке, даже несмотря на качественно выполненную тренировку. Сюда прежде всего, можно отнести витамины С, Е, А, селен, янтарная кислота, глутатион и т.д. Прием этих веществ в больших количествах близко по времени к тренировке крайне нежелателен.
Как вы думаете, почему у элитных спортсменов часто останавливается рост результатов? Во многом это обусловлено невозможностью запустить экспрессию PGC-1α. Внутренние антиоксидантные системы у элитного спортсмена развиты настолько хорошо, что моментально подавляют свободные формы кислорода, не давая развернуться процессам адаптации.
Одним из перспективных направлений в спортивной науке является внедрение тренировок в кислородных масках у элитных атлетов (которые вышли на плато в своих результатах), где процентное содержание кислорода гораздо выше, чем в атмосферном воздухе. В этом случае при интенсивной нагрузке мы получим большое количество свободных форм кислорода, с которыми не сможет справиться даже мощная антиоксидантная система элитных спортсменов. А это позволит сдернуть результат с плато.