Адаптация к экстремальным и физическим нагрузкам

Характер механизма адаптации может зависеть от скорости изменения условий окружающей среды или степени нарастания повреждающих организм факторов. При быстрых изменениях окружающей или внутренней среды организма (снижение уровня кислорода в воздухе, острая ишемия при тромбозе сосудов, острые отравления, быстро развивающиеся инфекционные заболевания и т. д.) включаются механизмы немедленной адаптации. При этом нередко активность ферментов модулируется за счет более полного связывания апоферментов с коферментами. Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что успех процессов немедленной адаптации часто зависит от уровня витаминной обеспеченности организма. В частности, предварительное введение витаминных препаратов в организм белых крыс, способствующее насыщению тканей коферментами ТДФ, НАД, НАДФ, ФАД, КоА и др., заметно улучшает состояние животных при остром воздействии гипоксических факторов.

Процессы акклиматизации (приспособления к особенностям климата) происходят в результате постепенного приспособления организма к комплексу факторов - пониженному атмосферному давлению и содержанию кислорода в воздухе, низкой или высокой температуре, влажности и т. п. При этом в условиях адаптации перестраиваются ряд ферментов и ферментных систем энергетического и пластического обмена, а также мембран, изменяется качественный состав их липидов и белков. Регуляция процессов адаптации осуществляется благодаря воздействию нервных и гормональных факторов на генетический аппарат клетки. Повышение потребности организма в витаминах в процессе адаптации объясняется активацией их обмена, увеличением синтеза коферментов.

Известно, что витамины повышают выносливость организма в условиях длительной физической нагрузки. Об этом свидетельствуют наблюдения над спортсменами, которые дополнительно принимают витамины в процессе тренировок. Экспериментальные данные также убедительно показали, что систематическое поступление с пищей витаминных препаратов в процессе адаптации белых крыс к длительному плаванию сопровождалось улучшением их работоспособности.

Что же происходит в мышцах в процессе адаптации к длительной физической нагрузке? Известно, что при тяжелой работе резко возрастают процессы тканевого дыхания. Поглощение кислорода скелетными мышцами возрастает в 20-25 раз, а сердцем - в четыре-пять раз, что свидетельствует об активации процессов окисления и выработки АТФ. Во время тренировки, при длительных нагрузках окислительная способность скелетных мышц возрастает почти в два раза, что достигается соответствующим увеличением содержания окислительно-восстановительных ферментов и изменением их изоферментного состава. Возрастает количество ферментов цикла трикарбоновых кислот, В-окисления в дыхательной цепи, увеличивается количество митохондрий и соответственно возрастает содержание в тканях коферментов ТДФ, НАД, НАДО, ФАД, КоА.

Особенностью тренированных мышц в сравнении с нетренированными является то, что при одинаковых физических нагрузках поток веществ (субстратов) на 1 г массы мышцы у тренированных в два раза меньше, а каталитическая способность ферментов вдвое выше. Известно, что стимулятором митохондриального дыхания является АДФ-активатор ряда ферментов митохондрий. Интересно, что у тренированных людей тканевое дыхание протекает при значительно более низкой концентрации АДФ, следовательно, ферменты более чувствительны к изменениям концентрации этого метаболита и «включаются» в работу даже при его незначительных количествах.

Увеличение сродства ферментов к АДФ при уменьшении его концентрации повышает устойчивость митохондрий к недостатку кислорода. Это значит, что у тренированных людей синтез АТФ может осуществляться при заметно большем снижении парциального давления кислорода, чем у нетренированных. Такой очень важный приспособительный механизм, обеспечивающий образование АТФ в условиях пониженных концентраций кислорода в тканях, имеется у спортсменов, у людей, занятых тяжелой мышечной работой, он «включается» и при адаптации к гипоксии.

Процессы адаптации затрагивают также пути регуляции потока субстратов окисления и их транспорт из органов (депо) в мышцы. На ранних стадиях максимально интенсивной работы в условиях недостатка кислорода у человека одновременно в выработку энергии вовлекаются запасы гликогена и жиров, что позволяет поддерживать максимально возможную мощность. Эти процессы требуют повышенной доставки витаминов к функционально более напряженным органам, что на первых порах осуществляется за счет перераспределения витаминов в организме. Витамины поступают в такие органы из других тканей (например, из печени), которые могут рассматриваться как витаминные депо. Однако в скором времени витаминные запасы организма исчерпываются, и возникает гиповитаминоз.

Известно, например, что адаптация организма человека к различным температурным воздействиям требует повышенных доз витаминов. Перегревание способствует повышению потребности в витаминах вследствие увеличения их выведения с потом, активации ферментативных процессов.

Ряд авторов указывают на обеднение запасов аскорбиновой кислоты, витаминов группы В, жирорастворимых витаминов А и Е в условиях пребывания человека на Севере, что объясняется активацией окислительных процессов теплопродукции с учасдием витаминзависимых ферментов. Усиление окисления углеводов и липидов приводит к увеличению теплопродукции за счет непосредственного окисления субстратов. Учитывая это, для участников лыжной 76-суточной высокоширотной полярной экспедиции на приз газеты «Комсомольская правда» к Северному полюсу был составлен рацион с высоким содержанием аскорбиновой кислоты, витаминов В1, В2, РР, В6, В12, пантотеновой и фолиевой кислот, рутина, витаминов А и Е, некоторых аминокислот, а также макро- и микроэлементов. Перечисленный комплекс веществ участники экспедиции начали получать за 20 дней до похода, принимали его постоянно во время похода. Результаты исследований показали, что участники экспедиции к концу похода в полной мере были обеспечены витаминами.

В экстремальных условиях по мере истощения эндогенных резервов гликогена использование жиров возрастает до 60 %. Их мобилизация происходит при участии триглицероллипазы и других тканевых липаз. В дальнейшем по мере исчерпания запасов жиров в мышцы начинают поступать свободные жирные кислоты из крови. В экстремальных ситуациях при голодании возможно использование в качестве источника энергии и тканевых белков.

Адаптация к кратковременным физическим нагрузкам носит другой характер. При кратковременных нагрузках у спортсменов активируются анаэробные процессы, повышается использование энергии, гликолиза и содержащегося в мышцах креатинфосфата. Адаптация к длительной физической работе с многократными, но кратковременными нагрузками обычно сопровождается значительной гипертрофией мышц, что связано с активацией в мышцах синтеза белков, РНК и ДНК, повышением содержания гликолитических ферментов, креатинфосфокиназы, гликогена и креатинфосфата. Доказано, что у человека в процессе спринтерских тренировок не только возрастает активность фермента гликолиза лактатдегид-рогеназы, но и изменяется ее изоферментный спектр за счет увеличения содержания анаэробных фракций ЛДГ4 и ЛДГ5.

Исходя из этого, становится понятным, почему повышается потребность в витаминах при адаптации к анаэробным условиям среды - гипоксии. Витамин РР, в частности, обеспечивает синтез НАД - коферментов двух окислительных реакций гликолиза - дегидрогеназ-3-фосфоглицеринового альдегида и лактата. Кроме того, при гипоксии витамины необходимы для биосинтеза белков и его энергетического обеспечения.

Способность адаптироваться к гипоксии, физической нагрузке, другим неблагоприятным воздействиям среды особенно важна для спортсменов. Многие из них по собственному опыту знают, насколько неблагоприятна для организма «перетренировка» - срыв вырабатываемых последовательными тренировками приспособительных механизмов, который проявляется ухудшением функций сердечно-сосудистой системы, болями в области мышц, суставов, связок. Для профилактики таких осложнений наряду со строгим соблюдением тренировочного режима большое значение имеет полноценное питание и витаминная обеспеченность.

В первую очередь соблюдение таких профилактических мер необходимо юным спортсменам, у которых чрезмерные, форсированные нагрузки, быстрое их наращивание без должного контроля и, в частности, контроля состояния энергетического обмена и витаминного обеспечения, могут вызвать-патологические изменения сердечно-сосудистой, нервной, пищеварительной систем и др. Необходимо учесть, что в юношеском возрасте перенапряжение физическое и обычно сопутствующее ему в спорте эмоциональное может вызвать значительную активацию симпатико-адреналовой системы, другие изменения нейроэндокринной системы, находящейся в процессе становления. Такие нагрузки на организм значительно усугубляются на фоне недостаточности витаминов.

В последнее время пользуются популярностью такие виды спорта, как атлетизм, некоторые виды тяжелой атлетики, связанные с кратковременными и интенсивными нагрузками, мобилизацией энергообразования в анаэробных условиях. У спортсменов при этом отмечается нарастание массы мышц, т. е. усиливается биосинтез белков и гликогена, другие процессы анаболизма. Очевидно, что витамины, способствующие синтетическим процессам С, А, Е, Вс, В1, В12, оротовая кислота необходимы как естественные стимуляторы при регулярной интенсивной кратковременной физической нагрузке. Спортсменам рекомендуется поливитаминный комплекс «Глутамевит» состав которого учитывает отмеченные особенности, метаболизма при занятиях спортом.