Экономность функционирования адренергической системы при тренированности сочетается с увеличением ее мощности. Развивается гипертрофия мозгового слоя надпочечников, в них увеличивается запас катехоламинов, повышаются мощности аппарата синтеза этих соединений. Выражением роста функциональной мощности адренергической системы является повышение в процессе адаптации плотности адренергической иннервации в сердце и др. органах. Увеличение функциональных возможностей адренергической системы при тренированности предупреждает истощение запасов катехоламинов при длительных нагрузках и обеспечивает быструю реакцию системы при максимальных нагрузках.
В тренированном организме меняется эндокринная функция поджелудочной железы. В ответ на нагрузку секреция глюкагона увеличивается значительно меньше. Это обусловлено меньшим стимулирующим действием катехоламинов. При нагрузке значительно меньше степень гипогликемии, что связано с большей утилизацией жиров и проявляется даже в условиях предварительного голодания. Концентрация в крови инсулина у тренированных в покое ниже. У них снижена инсулиновая реакция на нагрузку и введение глюкозы в пищу, что обусловлено уменьшением секреции, а не ростом распада гормона. При углеводной диете обычно стимулируется секреция инсулина, в печени усиливается секреция триглицеридов, особенно липопротеинов низкой плотности. Уменьшение секреции инсулина в ответ на углеводы в тренированном организме снижает интенсивность синтеза липидов и уменьшает риск ожирения и развития атеросклероза.
Экономность секреции инсулина не оказывает при тренированности угнетающего действия на утилизацию глюкозы в скелетных мышцах, так как в адаптированном организме чувствительность мышц к инсулину повышена и потребность в гормоне снижена.
Адаптация к физическим нагрузкам увеличивает резистентность системы «гипофиз надпочечники» к нагрузкам и стрессорным воздействиям. В основе повышения резервной мощности системы лежит гипертрофия пучковой зоны коры надпочечников, секретирующей глюкокортикоиды, сопровождаемая изменениями ультраструктуры кортикоцитов, приводящими к повышению способности синтезировать кортикостероиды. Длительное поддержание у тренированных людей оптимального уровня глюкокортикоидов в крови при нагрузке необходимо для выполнения интенсивной продолжительной мышечной работы. Чем выше тренированность спортсмена, тем выше у него способность к длительному поддержанию уровня кортикостероидов в крови во время нагрузки и тем выше его работоспособность и спортивные результаты.
При тренированности уменьшены рост секреции и увеличение концентрации в крови соматотропина в ответ на нагрузку. При близких к предельным нагрузках уровень гормона в крови у тренированных людей поддерживается стабильно длительное время. При этом после окончания работы уровень гормона в крови у них нормализуется раньше.
Общее количество тиреоидных гормонов в крови у тренированных людей в состоянии покоя снижено. В тренированном организме щитовидная железа в покое функционирует более экономно, но приобретает способность в большей степени мобилизовать свою функцию при физической нагрузке. Морфологические исследования у адаптированных к бегу лиц свидетельствуют об увеличении в щитовидной железе количества фолликулов среднего размера, повышении концентрации предшественника тироксина и тирозина в коллоиде, концентрации цитоплазматической РНК в тироцитах. Снижение уровня функции железы играет определенную роль в развитии феномена уменьшения интенсивности основного обмена в покое, характерного для тренированности.
В процессе развития адаптации уменьшается активность тирокальцитонина в крови в ответ на действие нагрузки. Изменения зависят от уровня тренированности: чем выше квалификация спортсменов, тем меньше прирост тирокальцитониновой активности в плазме крови в ответ на одну и ту же нагрузку. Это связано с экономной активацией секреции глюкокортикоидов, играющих важную роль в стимуляции секреции гормона щитовидной железы.
Таким образом, очевидно, что в процессе формирования устойчивой долговременной адаптации организма к физическим нагрузкам в различных звеньях нейроэндокринной системы развиваются определенные структурные изменения, повышающие функциональную мощность системы.
2.3. Скелетные мышцы при адаптации к физическим нагрузкам
Интенсивность и длительность мышечной работы в значительной степени определяются функциональными возможностями мышц, выполняющих эту работу. Возможность варьировать величину мышечного ответа на нагрузку основана на наличии в мышечной ткани МЕ, которые могут сокращаться и развивать силу независимо друг от друга или синхронно и обладают различными физиологическими характеристиками.
Как мы помним из предыдущей главы, различают «медленные» мышечные волокна и «быстрые», или волокнаIиIIтипа. Принято разделять волокна II типа на подтипы: IIа и IIб. В каждую МЕ входят мышечные волокна только одного типа, поэтому МЕ обладают теми же функциональными свойствами, что и входящие в них волокна, а свойства мышцы в целом зависят от того, в каком соотношении входят в нее МЕ разных типов. Медленные единицы иннервируются мелкими нейронами с низким порогом возбуждения и характеризуются медленными сокращениями малой амплитуды. Быстрые волокна типа IIа иннервируются крупными нейронами с высоким порогом возбудимости, включаются в работу позже и быстро утомляются, однако дают быстрые высокоамплитудные сокращения. Волокна типа IIб занимают промежуточное положение.
Функциональное значение дифференциации мышечных волокон заключается, прежде всего, в приспособленности к слабым и длительным («позным») или кратким и сильным («фазическим») напряжениям. Связь свойств МЕ с параметрами мотонейронов и с порогами их возбудимости обеспечивает автоматический выбор соответствующих активируемых МЕ под влиянием сигнала при качественно разных видах нагрузки. Вместе с тем зависимость структуры и функции мышцы от характера иннервации и возможность их перестройки в соответствии с изменением параметров приходящих по нерву рабочих стимулов составляют важную основу для приспособления двигательного аппарата в процессе тренировки к разным видам мышечной нагрузки.
2.3.1. Факторы, определяющие функцию скелетных мышц при срочной адаптации
Интенсивность и длительность мышечной работы на уровне скелетных мышц определяется тремя основными факторами: числом и типом активируемых МЕ, уровнем биохимических процессов, обеспечивающих образование и утилизацию энергии, а также кровоснабжением, обеспечивающим приток кислорода, субстратов и удаление метаболитов.
Развиваемая мышцей при нагрузке сила зависит от числа активированных МЕ и частоты сокращения. При росте нагрузки, пока она не стала тяжелой, решающим для увеличения силы является число мобилизованных МЕ; затем главным механизмом достижения большей силы становится увеличение частоты импульсации мотонейронов. При этом максимальное число активируемых МЕ и частота их импульсации зависят от состояния регуляторных моторных центров и степени торможения отдельных мотонейронов, определяемых супраспинальной и проприоцептивной активностью. Количество активированных МЕ и развиваемая сила при нагрузке могут лимитироваться способностью центров мобилизовать МЕ в достаточном количестве в соответствующих мышцах. Роль ЦНС в адаптации мышц к нагрузке определяется тем, что при силовых напряжениях в сокращение могут включаться, помимо ответственных за «полезную» силу мышц-агонистов, мышцы-антагонисты, что может как увеличивать, так и снижать развиваемую силу. Степень или отсутствие этого явления зависит от совершенства межмышечной координации, реализующейся также на уровне ЦНС.
У нетренированного человека при адаптации к силовым напряжениям максимальное число вовлеченных в сокращение МЕ составляет 30 50 % от имеющихся, у тренированного возрастает до 80 90 % и более, а сила в 2 4 раза. Это определяется развитием адаптационных изменений на уровне ЦНС, приводящих к совершенствованию межмышечной координации и повышению способности моторных центров мобилизовать большее число мотонейронов. При выполнении длительных силовых упражнений продолжительность поддержания силы определяется типом МЕ, вовлеченных в сокращение. Возможность увеличения длительности силовых напряжений ограничивается способностью вовлечения в сокращение большего числа медленных МЕ. В пользу этого предположения свидетельствуют данные генетики: оказалось, что у правшей в правой руке (которая у нетренированного человека способна дольше поддерживать напряжение, чем левая) процент содержания «медленных» волокон изначально больше. При максимальной мощности, т. е. работе с частой сменой циклов и со значительным силовым напряжением, выносливость невелика, так как из-за раннего утомления «быстрых» МЕ мышечная деятельность с той же скоростью не может продолжаться более 10 30 с. Совершенство адаптации к такой работе зависит (при прочих равных условиях) от организации сменности в работе МЕ преимущественно медленного типа.
У нетренированного человека при адаптации к силовым напряжениям максимальное число вовлеченных в сокращение МЕ составляет 30 50 % от имеющихся, у тренированного возрастает до 80 90 % и более, а сила в 2 4 раза. Это определяется развитием адаптационных изменений на уровне ЦНС, приводящих к совершенствованию межмышечной координации и повышению способности моторных центров мобилизовать большее число мотонейронов. При выполнении длительных силовых упражнений продолжительность поддержания силы определяется типом МЕ, вовлеченных в сокращение. Возможность увеличения длительности силовых напряжений ограничивается способностью вовлечения в сокращение большего числа медленных МЕ. В пользу этого предположения свидетельствуют данные генетики: оказалось, что у правшей в правой руке (которая у нетренированного человека способна дольше поддерживать напряжение, чем левая) процент содержания «медленных» волокон изначально больше. При максимальной мощности, т. е. работе с частой сменой циклов и со значительным силовым напряжением, выносливость невелика, так как из-за раннего утомления «быстрых» МЕ мышечная деятельность с той же скоростью не может продолжаться более 10 30 с. Совершенство адаптации к такой работе зависит (при прочих равных условиях) от организации сменности в работе МЕ преимущественно медленного типа.
Мышечная работа связана со значительным увеличением расхода энергии. Интенсивность и длительность мышечной работы определяются в значительной степени возможностями локализованной в мышечной клетке системы энергообразования.