Как повысить свою выносливость?

Начнем с основ, а значит с биологии. Наш организм получает свою энергию в процессе жизнедеятельности митохондрий. Тема эта сложная и комплексная, затрагивающая сразу же огромное количество биохимических процессов происходящих в нашем организме. Но давайте все таки попробуем разобраться, что же такое митохондрии и как они работают.

И так, митохондрии это одна из самых важных составляющих живой клетки. Если говорить простым языком то можно сказать, что это энергетическая станция клетки. Их деятельность основана на окисление органических соединений и генерации электрического потенциала (энергии освободившейся при распаде молекулы АТФ) для осуществления мышечного сокращения.

Все мы знаем, что работа нашего организма происходит в строгом соответствии с первым законом термодинамики. Энергия не создается в нашем организме, а лишь превращается. Организм только выбирает форму трансформации энергии, не производя ее, от химической к механической и тепловой. Основным источником всей энергии на планете Земля является Солнце. Приходя к нам в форме света, энергия поглощается хлорофиллом растений, там она возбуждает электрон атома водорода и таким образом дает энергию живой материи.

Своей жизнью мы обязаны энергии маленького электрона.

Работа митохондрии заключается в ступенчатом переносе энергии электрона водорода между атомами металлов, присутствующих в группах белковых комплексов дыхательной цепи (электронно-транспортной цепи белков), где каждый последующий комплекс обладает более высоким сродством к электрону притягивая его, чем предыдущий, до тех пор, пока электрон не соединиться с молекулярным кислородом, обладающим наибольшим сродством к электрону.

Каждый раз при передачи электрона по цепи высвобождается энергия которая аккумулируется в виде электрохимического градиента и затем реализовывается в виде мышечного сокращения и выделения тепла.

Серия окислительных процессов в митохондрии позволяющая перенести энергетический потенциал электрона называется «внутриклеточным дыханием» или часто «дыхательной цепью», так как электрон по цепочки передается от атома к атому до тех пор пока не достигнет своей конечной цели атома кислорода.

Митохондриям нужен кислород для переноса энергии в процессе окисления.

Митохондрии потребляют до 80% кислорода который мы вдыхаем.

Митохондрия представляет из себя постоянную структуру клетки, расположенную в ее цитоплазме. Размер митохондрии обычно составляет от 0,5 до 1 мкм в диаметре. По форме она имеет зернистую структуру и может занимать до 20% объема клетки. Такая постоянная органическая структура клетки называется органелла. К органеллам относятся и миофибриллы – сократительные единицы мышечной клетки; и ядро клетки это тоже органелла. Вообще, любая постоянная структура клетки является органоидом-органеллой.

Открыл митохондрии и впервые описал немецкий анатом и гистолог Рихард Альтман в 1894 году, а название этой органелле дал другой немецкий гистолог К. Бенд в 1897 году. Но только в 1920 году, опять же немецкий биохимик Отто Вагбург, доказал, что с митохондриями связаны процессы клеточного дыхания.

Существует теория, согласно которой митохондрии появились в результате захвата примитивными клетками, клетками которые сами не могли использовать кислород для генерации энергии, бактерий протогенотов, которые могли это делать. Именно потому, что митохондрия ранее представляла из себя отдельный живой организм она и по сей день обладает собственным ДНК.

Митохондрии ранее представляли из себя самостоятельный живой организм.

В ходе эволюции прогеноты предали множество своих генов сформировавшемуся, благодаря повысившейся энергоэффективности, ядру и перестали быть самостоятельными организмами. Митохондрии присутствуют во всех клетках. Даже в сперматозоиде есть митохондрии. Именно благодаря им приводится в движение хвостик сперматозоида осуществляющий его движение. Но особенно много митахондрий в тех местах, где необходима энергия для любых жизненных процессов. И это конечно прежде всего мышечные клетки.

В мышечных клетках митохондрии могут объединяться в группы гигантских разветвленных митохондрий, связанных друг с другом с помощью межмитохондриальных контактов, в которых они создают согласованную работающую кооперативную систему. Пространство в такой зоне имеет повышенную электронную плотность. Новые митохондрии образуются путем простого деления предыдущих органелл. Наиболее «простой» и доступный всем клеткам механизм энергетического обеспечения чаще всего называют общим понятием гликолиз.

Это процесс последовательного разложения глюкозы до пировиноградной кислоты. Если этот процесс происходит без участия молекулярного кислорода или с недостаточным его присутствием, то он называется анаэробный гликолиз. При этом глюкоза расщепляется не до конечных продуктов, а до молочной и пировиноградной кислоты которая далее претерпевает дальнейшие превращения в ходе брожения. Поэтому высвобождающейся энергии бывает меньше, но и скорость получения энергии быстрее. В результате анаэробного гликолиза из одной молекулы глюкозы клетка получает 2 молекулы АТФ и 2 молекулы молочной кислоты. Такой «базовый» энергетический процесс может протекать внутри любой клетки без участия митохондрий.

В присутствии молекулярного кислорода внутри митохондрий осуществляется аэробный гликолиз в рамках «дыхательной цепи». Пировиноградная кислота в аэробных условиях вовлекается в цикл трикарбоновых кислот или цикл Кребса. В результате этого многостадийного процесса из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ. Сравнение энергетического баланса клетки, имеющей развитые митохондрии и клетки, где они не развиты показывает (при достаточном количестве кислорода) различие в полноте использования энергии глюкозы внутри клетки почти в 20 раз!

У человека, волокна скелетных мышц можно условно разделить на три типа исходя из механических и метаболических свойств: — медленные окислительные; — быстрые гликолитические; — быстрые окислительно-гликолитические.

Быстрые мышечные волокна предназначены для выполнения быстрой и тяжелой работы. Для своего сокращения они используют в основном быстрые источники энергии, а именно криатинфосфот и анаэробный гликолиз. Содержание митохондрий в таких типах волокон значительно меньше чем в медленных мышечных волокнах.

Медленные мышечные волокна выполняют медленные сокращения, но способны работать длительное время. В качестве энергии они используют аэробный гликолиз и синтез энергии из жиров. Это дает гораздо больше энергии чем анаэробный гликолиз, но требует в замен больше времени, так как цепочка деградации глюкозы более сложная и требует присутствия кислорода, транспортировка которого к месту преобразования энергии тоже занимает время. Медленные мышечные волокна называют красными из-за миоглобина – белка, ответственный за доставку кислорода внутрь волокна. Медленные мышечные волокна содержат значительное количество митохондрий.

Возникает вопрос, каким образом и с помощью каких упражнений можно развить в мышечных клетках разветвленную сеть митохондрий? Существуют различные теории и методики тренировок.

Как мы уже выяснили митохондрии имеют тенденцию к образованию в тех клетках, которые особенно нуждаются в интенсивной поставке энергии. Мы узнали, что аэробный синтез энергии(ресинтез АТФ митохондриями), то есть в присутствии молекулярного кислорода, является наиболее эффективным синтезом энергии.

Так же мы выяснили, что УСЛОВНО мышечные волокна можно разделить на три типа исходя из механических и метаболических свойств:

— медленные окислительные;

— быстрые гликолитические;

— быстрые окислительно-гликолитические.

Это означает, что если мы хотим увеличить количество и качество митохондрий в мышечных клетках, нам необходимо задействовать в работу максимальное количество медленных окислительных и быстрых окислительно-гликолитических волокон, дать им такую нагрузку, которая требовала бы интенсивного расхода энергии, но при этом не вызывала бы гипоксию мышц.

Существует теория, что в условиях кислородного голодания ухудшаются показатели капилляризации скелетных мышц, появляется внутриклеточный отек, очаговые нарушения миофибриллярного-сократительного аппарата (болезненные ощущения в мышцах) и происходят деструктивные дегенеративные изменения митохондрий. Аналогичные структурные изменения имеют место и при проведении гликолитических тренировок.

Иначе говоря, мышечная гипоксия убивает митохондрии. Правда нужно отметить, что эта теория слабо соответствует физиологии человека и является спорной. Тем не менее, представление о мышечной гипоксии широко распространено.

Для НАЧИНАЮЩИХ СПОРТСМЕНОВ, даже средний уровень ежедневных физических нагрузок на уровне аэробного порога повышает активность окислительных ферментов, а с ней возрастают и аэробные возможности мышц. Например, бег трусцой или езда на велосипеде хотя бы 20 минут в день увеличивает активность окислительных ферментов в мышцах ног более чем на 25%. Более интенсивные тренировки (60-90 минут в день) приводят к повышению активности в 2,5 раза. Повышение активности окислительных ферментов отражается в росте количества, размеров мышечных митохондрий и повышению их способности образовывать АТФ. Первоначально увеличение активности совпадает с повышением уровня МПК (максимального потребления кислорода), далее (с повышением уровня тренированности) корреляция становится слабой.

Тренировки выполняемые с мощностью на уровне аэробного порога ведут к росту митохондрий и митохондриальной системы, повышая уровень аэробной выносливости.

Мышечные волокна, которые регулярно используются в работе имеют максимальную степень аэробной подготовленности.

Максимальная степень аэробной подготовленности достигается в том случае, когда все миофибриллы оплетаются митохондриальной системой так, что образование новых митохондриальных структур становится невозможным.

То есть, в какой-то момент времени аэробные тренировки выполняемые с мощностью на уровне аэробного порога, у подготовленных спортсменов начинают показывать нулевую эффективность.

Следовательно, для дальнейшего повышения аэробных возможностей необходимо создать в мышцах структурную основу для роста новых миофибрилл.

Миофибриллы это органеллы клеток мышц обеспечивающие их сокращение. Чем их больше в конкретном мышечном волокне, тем большую силу сокращения способно проявить данное волокно. Иными словами, необходим рост мышечной силы, в том числе и за счет увеличения мышечной массы.

После этого, около новых миофибрилл будут образованы новые митохондриальные системы.

Вот с этого момента, мнения относительно тренировочных методик разделяются. Существует несколько теорий повышения роста аэробной выносливости у подготовленных спортсменов заслуживающих внимания.

ПЕРВАЯ ТЕОРИЯ гласит, что для роста новых миофибрилл необходимо рекрутировать, задействовать в работу как можно большее число мышц ранее не задействованных в этой работе. Поэтому предлагается комбинировать длительные и непрерывные тренировки на уровне аэробного порога (медленные окислительные мышечные волокна) добавляя у ним интервальные скоростно-силовые тренировки с мощностью работы на уровне МПК  – максимального потребления кислорода (быстрые волокна обоих типов).

У данного метода есть ряд спорных моментов. Увеличение мощности (работа на уровне МПК) требует вовлечение в работу все большего количества мышц ранее активно не участвовавших в работе. Но при этом все большему количеству мышц, при повышении порога максимальной мощности, приходится переключаться на работу анаэробного гликолиза, что в свою очередь приводит к деструктивным дегенеративным изменениям в миофибриллах.

Частое использование интервальных скоростно-силовых тренировок может привести к деструктивным дегенеративным изменениям в миофибриллах.

Еще одним аргументов против данной методики за счет роста силы является мнение, что с увеличением размера мышечного волокна ухудшается процесс диффузии О2 к центру мышечного волокна. Однако есть исследования показывающие, что процесс диффузии О2 к центру мышечного волокна, не коррелируется с диаметром мышечного волокна. Следовательно, размер мышечного волокна не является препятствием к росту аэробных возможностей, но тем не менее, синтез митохондрий после силовой тренировки идет слабо.

ВТОРАЯ ТЕОРИЯ предлагает строить подготовительную работу спортсмена на большом количестве тренировок направленных на проявления «мышечной выносливости». Смысл их заключается в том, что в циклическом упражнении каждое сокращение мышцы должно выполняться с околомаксимальной интенсивностью на уровне анаэробного порога или чуть ниже, но средняя мощность упражнения не должна превышать мощность анаэробного порога.

В этом случае в упражнении активны все медленные волокна и частично быстрые окислительно-гликолитические волокна, однако, благодаря управлению паузой отдыха или периодом расслабления мышцы, полностью обеспечиваться устранение продуктов метаболизма анаэробного гликолиза. Иными словами речь идет о темповых тренировках околомаксимальной интенсивности.

Чаще всего, на практике, мы наблюдаем некий симбиоз этих двух теорий. Когда спортсмен включает в свою тренировочную программу и кроссы на уровне аэробного порога, и скоростную-интервальную работу на уровне МПК, и темповые тренировки на выносливость на уровне анаэробного порога. Соблюсти разумную пропорцию различных вариантов нагрузок, которая вела бы к прогрессу спортивных показателей, без участия профессионального тренера очень сложная задача.

Всю эту работу конечно необходимо дополнять силовыми занятиями, где целый ряд исследований показывает, что наиболее эффективными в целях развития аэробной выносливости являются статодинамические упражнения.

ПОДЫТОЖИВАЯ все вышесказанное, хотелось бы рекомендовать спортсменам любителям, желающим прогрессировать в тех или иных дисциплинах, обращаться к профессиональным тренерам, имеющим соответствующее образование и опыт работы, с целью получения тренировочных программ максимально учитывающих индивидуальные особенности спортсмена и стоящие перед ним задачи. Качественно прогрессировать в результатах без участия профессионального тренера вряд ли получится.

Ну и напоследок, еще раз напоминаем, что наши публикации это не истина в последней инстанции. Это лишь приглашение к самому широкому диалогу и дискуссии.