На правах рукописи

ПОПОВ Даниил Викторович

ФАКТОРЫ, ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ АЭРОБНУЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ НА УРОВНЕ ОТДЕЛЬНОЙ МЫШЦЫ У ЛЮДЕЙ С РАЗЛИЧНЫМ УРОВНЕМ ТРЕНИРОВАННОСТИ

03.00.13. - физиология

Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук

Москва - 2007

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации - Институте медико-биологических проблем Российской Академии Наук

Научный руководитель:
доктор биологических наук, профессор Виноградова Ольга Леонидовна

Официальные оппоненты:
доктор биологических наук, профессор Волков Николай Иванович
доктор медицинских наук Катунцев Владимир Петрович

Ведущая организация: Институт возрастной физиологии Российской академии образования

Защита диссертации состоится «02» ноября 2007 г. на заседании диссертационного совета К 002.111.01 при Государственном научном центре Российской Федерации - Институте медико-биологических проблем Российской академии наук (ГНЦ РФ - ИМБП РАН), г. Москва, Хорошевское ш., д. 76а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ - Института медико-биологических проблем РАН

Ученый секретарь диссертационного совета,
кандидат биологических наук И.П.Пономарева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы: Как известно, для мышечного сокращения требуется энергия, выделяемая при гидролизе молекулы аденозинтрифосфата (АТФ). Запасов АТФ в мышечной клетке хватает всего лишь на 1-2 секунды максимальных сокращений, причем даже при многолетней физической тренировке концентрация АТФ в мышце практически не меняется (Нюсхолм, 1977; Brooks et al., 1999). Во время работы АТФ ресинтезируется в мышце за счет анаэробных реакций (расщепления креатинфосфата и анаэробного гликолиза) или за счет реакций окисления. Энергообеспечение работы продолжительностью более 3-4 минут происходит главным образом за счет аэробных реакций (Maughan et al., 1997). Можно утверждать, что человек при прочих равных условиях (одинаковых морфо-антропометрических параметрах, одинаковой технике выполнения упражнения и одинаковой мотивации) будет развивать и поддерживать тем большую мощность работы, чем больше молекул АТФ будет гидролизировано и ресинтезировано за данный промежуток времени. Поэтому оценка интенсивности аэробных процессов во время работы представляет большой прогностический интерес для определения работоспособности организма.

Ограничение аэробной работоспособности связывают с низкой скоростью доставки кислорода к мышцам (Saltin et al., 2006), недостаточными диффузионной способностью (Wagner et al., 2006) и окислительным потенциалом мышц (Hoppeler et al., 1998), или чрезмерным накоплением метаболитов анаэробного гликолиза (Renaud et al., 1986). Система доставки и утилизации кислорода достаточно сложна и включает несколько этапов. Неудивительно, что не удается выделить единственную, “главную” причину, ограничивающую аэробную работоспособность людей разного уровня функциональной подготовленности. Проблема выявления факторов, ограничивающих аэробную работоспособность, становится особенно актуальной, когда речь идет о высоко тренированных спортсменах, работающих с предельным напряжением систем вегетативного обеспечения мышечной деятельности. Для правильной организации тренировочного процесса у этого контингента необходимо четко представлять физиологические механизмы, ограничивающие рост аэробной работоспособности и иметь обоснованный алгоритм выбора методик тренировок, направленных на ее увеличение.

Цель работы: Изучить факторы, ограничивающие аэробную работоспособность человека на уровне целого организма и отдельной мышцы.

Задачи исследования:

1. Изучить динамику потребления кислорода целым организмом и отдельной мышцей во время теста с повышающейся нагрузкой при работе мышечных групп различной массы (велоэргометрия и разгибание ноги в коленном суставе).

2. Оценить вклад аэробных и анаэробных процессов в энергообеспечение мышечной деятельности у людей с различным уровнем тренированности, в том числе у высококвалифицированных спортсменов. Выявить факторы, ограничивающие дальнейший рост аэробной работоспособности.

3. Исследовать возможность использования низкоинтенсивной силовой тренировки без расслабления мышц для преимущественной гипертрофии волокон I типа с целью увеличения аэробной работоспособности.

Научная новизна:

1. Впервые продемонстрировано, что у тренированных людей во время работы большой мышечной массы при достижении уровня порога анаэробного обмена может происходить интенсификация анаэробного гликолиза без снижения кровенаполнения работающей мышцы.

2. Впервые показано, что у высококвалифицированных спортсменов, тренирующих выносливость, с ростом тренированности происходит снижение концентрации лактата в крови при максимальной аэробной нагрузке, при этом потребление кислорода на уровне порога анаэробного обмена (ПАНО) может практически совпадать с максимальным потреблением кислорода.

3. У спортсменов, тренирующих выносливость, найдена корреляционная связь между аэробной работоспособностью и объемом волокон I типа в работающей мышце. Впервые показано, что преимущественной гипертрофии волокон I типа можно добиться с помощью низкоинтенсивной силовой тренировки без расслабления.

1. Предложен основанный на методе инфракрасной спектрометрии способ оценки эффективности утилизации кислорода работающей мышцей.

2. Разработана методика специальной силовой тренировки для преимущественного увеличения размеров волокон I типа.

3. Предложен алгоритм выбора методик тренировок, направленных на увеличение аэробной работоспособности.

1. При работе большой мышечной массы рост потребления кислорода организмом и кровенаполнения отдельной работающей мышцы при увеличении мощности не ограничивается периферическими механизмами, а, по-видимому, определяется производительностью сердца.

2. У тренированных людей интенсификация анаэробного гликолиза может происходить независимо от процесса доставки кислорода к мышце. У высококвалифицированных спортсменов, тренирующих выносливость, концентрация лактата в крови при максимальной аэробной нагрузке снижается с ростом тренированности.

3. У спортсменов, тренирующих выносливость, аэробная работоспособность, оцениваемая по потреблению кислорода на уровне порога анаэробного обмена (ПАНО), связана с суммарным объемом мышечных волокон I типа в работающей мышце. Силовая тренировка с низкой нагрузкой без расслабления мышц приводит к преимущественной гипертрофии этих волокон.

Апробация работы:

Основные результаты диссертационной работы были представлены на :

• конференциях молодых ученых ГНЦ РФ - ИМБП РАН (Москва 2005, 2006, 2007);

• XIX и XX съездах физиологического общества им. И.П. Павлова (Екатеринбург 2004, Москва 2007);

• III и IV Всероссийских с международным участием школах-конференциях по физиологии мышц и мышечной деятельности (Москва 2005, 2007);

• 10-ом, 11-ом и 12-ом Ежегодных конгрессах Европейского колледжа спортивных наук (Белград, Сербия 2005, Лозанна, Швейцария 2006, Юваскуля, Финляндия 2007).

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Диссертация апробирована на заседании секции «Космическая физиология и биология» Ученого совета ГНЦ РФ – ИМБП РАН 28 мая 2007 года.

Структура и объем диссертации: Диссертация изложена на 134 страницах машинописного текста и состоит из введения, литературного обзора, описания методов исследования, 4-х глав собственных исследований, итогового заключения, выводов и списка цитируемой литературы. Последний включает 318 источников, 32 из которых опубликованы в отечественных изданиях, 286 – в иностранных. Диссертация иллюстрирована 15 рисунками и одной таблицей.

Полный текст автореферата (в формате MS Word, 436 Кb)