Если говорить конкретно о мышечных клетках, то их рост (увеличение в размерах) будет невозможен до тех пор, пока не произойдет гипертрофия митохондрий. Самый первый результат силовых тренировок — это увеличение митохондрий в размерах, а также увеличение их количества. Энергетические возможности мышечных клеток при этом возрастают, и энергии уже хватает для того, чтобы обеспечить гипертрофию всей мышечной ткани.
Процесс воздействия тренировки как таковой на мышечный рост можно условно (схематично) разделить на несколько этапов:
1) Тренировка — > энергетическое истощение мышечных клеток;
2) Энергетическое истощение -> образование медиаторов, воздействующих на генетический аппарат мышечных клеток (ДНК). Генетический аппарат при этом активизируется, «запуская» белково-синтетические процессы (протеинсинтез);
3) Активации протеинсинтеза -> гипертрофия митохондрий и увеличение их количества. При этом значительно повышается энергетический потенциал клетки.
4) Повышение энергетического потенциала клетки вызывает активацию генетического аппарата — >гипертрофию клеток, выражающуюся в росте мышечной массы.
Как видим, гипертрофия мышечных волокон невозможна без предыдущей гипертрофии митохондрий. Гипертрофия митохондрий — необходимый подготовительный этап для мышечного роста[7].
Упражнением, наилучшим образом “тренирующим” митохондрии и вызывающим их рабочую гипертрофию является бег. Ни одно другое упражнение не вызывает в организме столь выраженного энергетического дефицита. Посмотрите на худощавые фигуры бегунов, на длинные дистанции. Организм этих людей приучился утилизировать чуть ли не каждую жировую молекулу, стремясь восполнить энергетический дефицит, который развивается во время бега. Мышцы бегунов очень малы по причине всего лишь того, что их не тренируют на объем. Зато их хорошо тренируют на «энергетическое обеспечение».
Если посмотреть на мышечные клетки бегунов-стайеров под микроскопом, то можно увидеть большое количество крупных, хорошо «развитых» митохондрий, которые обеспечивают мышечные клетки энергией. Точно так же хорошо «развиты» у бегунов митохондрии сердца (самой работящей мышцы организма), печени (утилизация огромного количества молочной кислоты), эндокринных желез (бег стимулирует выброс в кровь большого количества гормонов).
Если даже спортсмен после многолетних тренировок прекратит бегать, то гипертрофированные митохондрии внутри клеток все равно останутся, им просто некуда деться.
Теперь представим себе, что бывший бегун начинает заниматься силовыми видами спорта или культуризмом. Митохондрии его мышечных клеток, внутренних органов и эндокринных желез мгновенно «оживают» и начинают обеспечивать процесс белкового синтеза необходимым количеством энергии. А энергетическое обеспечение — самый важный, ключевой процесс протеинсинтеза в мышечных клетках. Поэтому белковый синтез в мышечных клетках протекает максимально быстро. Стоит ли после этого удивляться тому, что мышцы очень хорошо “откликаются” на силовые упражнения, причем, даже у людей немолодого возраста.
Заметим, что митохондрии тренированного бегуна не просто гипертрофируются, а увеличиваются количественно. Важнейшим является также то, что они качественно совершенствуют свою работу, используя в качестве источника энергии промежуточные продукты обмена.
Если у нетренированного человека основным энергетическим субстратом[8] служат углеводы (в первую очередь глюкоза и гликоген), то по мере развития тренированности митохондрии начинают все больше и больше включать в свой «рацион» аминокислоты и жиры. Человек становится сухим и поджарым. Вслед за аминокислотами и жирами митохондрии начинают утилизировать молочную кислоту. А поскольку, молочная кислота — это основной токсин усталости, то “усваивая” ее, митохондрии отодвигают развитие утомления по времени. Усиление утилизации молочной кислоты — один из основных механизмов увеличения выносливости. Особенно активно используют молочную кислоту на энергетические нужды митохондрии клеток печени, почек и кишечника. (Кстати, любой фармакологический препарат, улучшающий функцию печени, автоматически приводит к увеличению выносливости[9]).
У высококвалифицированных спортсменов митохондрии успешно утилизируют кетоновые тела (продукты недоокисленных жирных кислот), которые в обычных условиях утилизируются очень плохо, а также альдегиды, спирты (в т. ч. и этиловый спирт). То, что для «обычного, нетренированного организма является ядом, например этиловый спирт, для квалифицированного спортсмена является источником энергии (на клеточном уровне конечно). Спортсмены по этой причине хорошо переносят алкоголь. У них намного реже по сравнению с обычными людьми бывает головная боль после всего выпитого накануне. Похмельный синдром у них также менее выражен и легче переносится. К сожалению, по этой же причине спортсмены легко спиваются, и алкоголизм у них с самого начала приобретает злокачественный, трудноизлечимый характер. Ведь алкоголь на спортсмена действует так же как наркотики на обычного человека.
Гормональная сфера
Что происходит с гормональной сферой человека при больших (тренировочных) физических нагрузках? Происходит выброс в кровь гормонов катаболического действия. Это в первую очередь гормоны щитовидной железы, гормоны надпочечников, глюкагон (гормон поджелудочной железы). Все эти гормоны вызывают распад гликогена до глюкозы, белков до аминокислот, жиров до жирных кислот и глицерина. Такой «рабочий» катаболизм призван обеспечить организм как можно большим количеством энергетических субстратов для компенсации того энергетического дефицита, который возникает в процессе тренировки.
Помимо вышеперечисленных гормонов происходит также «выброс» в кровь половых гормонов и соматотропина (гормона роста). Они не вызывают расщепления белковых структур, наоборот, выброс этих гормонов препятствует чрезмерному распаду белка. Однако усиливается разложение гликогена до глюкозы, и, еще в большей степени — нейтрального жира из подкожно-жировых депо до жирных кислот и глицерина. Жирные кислоты и глицерин, уже, в свою очередь, включаются в энергетический обмен.
После окончания тренировки картина уже несколько другая. Снижается содержание в крови гормонов щитовидной железы, надпочечников, глюкагона. Содержание половых гормонов и соматотропина почти не изменяется, но резко увеличивается содержание в крови инсулина. Инсулин в совокупности с соматотропном и половыми гормонами вызывает значительное усиление анаболизма и торможение катаболизма. Мышечная ткань, печень, сердечная мышца начинают накапливать белковые структуры, углеводы (гликоген) и в некоторой степени жиры. Если количество соматотропного гормона достаточно велико, то выброс инсулина способствует в основном синтезу белка. Если же количество соматотропина недостаточно, то инсулин вступает на «жировой путь» и может привести к усилению синтеза жировых молекул.
Наибольшие сдвиги гормонального фона наблюдаются именно при беговых нагрузках, т. к. именно в этом случае энергетический дефицит наиболее выражен. (Не будем забывать, что все гормональные сдвиги подчинены одной большой цели — компенсации энергетического дефицита).
Интересно, что выраженные гормональные сдвиги в ответ на значительную физическую нагрузку происходят лишь на начальных этапах тренировок. В дальнейшем, по мере развития тренированности организм приспосабливается к нагрузкам таким образом, что увеличивает не выброс гормонов, а выброс внутриклеточных посредников гормонального сигнала, которые повышают чувствительность клеток к гормонам. Таким образом, достигается большая экономия энергетических ресурсов. Вместо того чтобы вызывать «гормональную бурю», организм просто повышает чувствительность клеток к уже имеющимся в крови гормонам. Тренировочный эффект тот же, а расход энергии значительно сокращается. Это позволяет организму приспосабливаться к все большим и большим физическим нагрузкам даже тогда, когда гормональная перестройка уже исчерпала все свои возможности. Идет очень своеобразным «экономизация» приспособления организма ко всем без исключения экстремальным внешним факторам. И эта экономизация позволяет достигнуть таких результатов, которые даже не снились «обычным людям».
Реакция надпочечников на повторную физическую нагрузку является наиболее изученной. В мозговом веществе надпочечников (мозговое вещество надпочечников — это их центральная часть) вырабатывается адреналин. В корковом веществе надпочечников (периферическая часть) — глюкокортикоидные и минералокортикоидные гормоны. В ответ на физическую нагрузку в кровь выбрасывается большое количество адреналина и глюкокортикоидных гормонов. Адреналин избирательно повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы как быстрого топлива для клеток, что резко повышает выносливость[10]. Глюкокортикоидные гормоны вызывают распад гликогена до глюкозы, распад мышечной ткани до аминокислот и распад жировой ткани до жирных кислот и глицерина. Кроме того, глюкокортикоиды способствуют превращению в печени жирных кислот, аминокислот и молочной кислоты в глюкозу.
