Увеличение потребления кислорода в мышечных волокнах

Свыше 20 лет тому назад Benzi с соавторами (1975) выявили, что увеличение активности энзимов митохондрий в мышечных волокнах, и, следовательно, увеличение потребления кислорода в мышцах, может происходить за счет работы, выполняемой с интенсивностью, при которой образуется небольшое количество молочной кислоты.

Такой вывод может показаться, на первый взгляд, парадоксальным, поскольку указывает на то, что если тренировка должна быть направлена на развитие аэробной системы, то она фактически вынуждена вовлекать в работу другую систему, лактатную. В действительности, это часто имеет место в случае биологических явлений: чтобы развить энзимную систему, необходимо ее «озадачить». Для аэробной системы это означает увеличение интенсивности до тех пор, пока она перестанет быть способной поставлять требуемую энергию, и ей придется привлечь лактатную систему.

С точки зрения практики, исследования, проведенные Benzi с соавторами (1975), выявили, что очень медленное пробегание отрезков дистанции, не приводящее к увеличению уровня лактата выше базальной величины, не является решающим фактором для увеличения потребления кислорода в рабочих мышцах и что необходима более высокая скорость бега для улучшения аэробных характеристик у спортсмена.

Наблюдалось, что наиболее эффективными были пробежки, выполняемые на скорости близкой к скорости на уровне анаэробного порога, в особенности, при скорости в диапазоне от 97% до 103—105% от скорости на уровне анаэробного порога. Они могут выполняться в виде непрерывного бега продолжительностью около часа или в виде повторного бега на отрезках длиной менее одного километра или нескольких километров. Скорость на уровне анаэробного порога может быть определена с помощью тестов, типа описанных в главе 3, которые позволяют рассчитать скорость, соответствующую уровню лактата в крови 4 ммоль/л. Различные исследователи, включая Mader (1976), установили, что этот уровень лактата в крови соответствует в большинстве случаев анаэробному порогу.

Во время соревнований темп, соответствующий анаэробному порогу, может непрерывно поддерживаться около часа. В среднем, после часового бега (полумарафон для спортсменов высокого класса) уровень лактата в крови равняется около 4 ммоль/л, что соответствует скорости бега свыше 20 км/ч у элитных спортсменов.

Заметим, что короткие отрезки с повторениями, выполняемые с высокой интенсивностью, способствующей образованию значительного количества лактата (например, бег на отрезке 300 м, выполняемый со скоростью близкой к максимальной), не способствуют улучшению периферийных аэробных компонентов. Они даже могут иметь негативные последствия, так как помимо стимулирования синтеза энзимов, типичного для лактатной системы, происходит ингибирование энзимов аэробной системы.

С учетом этих соображений, можно предположить, что биологический сигнал возбуждается в заданных мышечных волокнах, когда концентрация молочной кислоты будет немного больше нормальной величины, и это приведет к увеличению концентрации митохондрий и энзимов аэробной системы в том же самом мышечном волокне.

Нагрузка в беге со скоростью на уровне анаэробного порога (или немного ниже или немного выше) на протяжении нескольких минут подряд повлияет на достаточное количество мышечных волокон, вследствие чего они будут способны потреблять большее количество кислорода в секунду, а аэробная система будет вырабатывать больше АТФ. Разные скорости бега, но всегда в вышеуказанном диапазоне величин, связаны с разным процентом вовлечения в работу разных мышечных волокон. Если скорость бега будет выше, к примеру, скорости на уровне анаэробного порога, то в работу будет вовлечен больший процент быстрых волокон (большей частью быстрых окислительных волокон FTO). Эти волокна будут улучшать свои аэробные характериститки. Если скорость бега будет ниже, то влияние будет оказываться, главным образом, на медленные волокна.

В случае марафонского бега длительность стимула (т.е. пробегаемое расстояние при непрерывном беге или сумма отрезков при повторном беге) особенно важна, поскольку по мере увеличения километража в работу вовлекается все большее количество новых мышечных волокон взамен исчерпавших себя. Тренировочное занятие будет вызывать в этих новых мышечных волокнах полезные для марафонского бега адаптации, в процессе которых происходит чередование участия в работе волокон.

Бег в гору может также быть полезным с этой точки зрения, поскольку фаза отталкивания в каждом беговом шаге требует приложения более высокого уровня силы, чем при беге по ровной местности, приводя к изменению соотношения участвующих в работе разных типов волокон. По мере увеличения уровня усилий, приложенных группой мышц, в работу вовлекается более высокий процент быстрых волокон, начиная, главным образом, с быстрых окислительных волокон (FTO), а затем все большее количество быстрых гликолитических волокон (FTG). Бег в гору, выполняемый в виде однократного усилия продолжительностью около часа или в виде повторного пробегания отрезков, продолжительностью несколько минут каждый, влияет на мышечные волокна, на которые, по всей вероятности, не оказывалось бы влияние при беге по ровной местности с аналогичной интенсивностью (определяемой с помощью ЧСС или потребления кислорода).