Однако в практическом контексте диеты и тренировок для похудения стоит отметить и то, что важно не столько «сжигание» жира на тренировках, сколько отрицательный баланс прихода-расхода любой энергии в течение суток (дефицит калорий), который обеспечивает активное расщепление и использование жира в энергетических процессах и в состоянии покоя.
Увеличивать использование жирных кислот в энергетических процессах как с целью повышения аэробной производительности (выносливости) в спорте, так и просто в рамках похудения пытаются и приёмом добавок карнитина (L-карнитин) вещества, ответственного за внутриклеточный транспорт жирных кислот в митохондрии.
Окисление аминокислот
При нехватке глюкозы и жирных кислот субстратом для аэробного окислительного пути энергопродукции (окислительного фосфорилирования) могут быть и аминокислоты, поступая как из белков пищи, так и вследствие разрушения белковых структур мышц. А также при повышении концентрации аминокислот в крови (вследствие повышенного разрушения мышечных белков или чрезмерного потребления белков с пищей) может происходить превращение части из них в глюкозу (глюконеогенез в печени) с последующим её использованием по назначению.
Потеря мышц обычно связана с голоданием когда из-за нехватки энергии и повышенной активности катаболических гормонов и реакций разрушаются мышечные белки, и освободившиеся аминокислоты активно используются для восполнения недостающей организму энергии. Также естественное повреждение / разрушение мышечных структур связано с высокоинтенсивными (анаэробными) мышечными сокращениями (см. «Стрессовые факторы роста мышц»), поэтому диета с дефицитом калорий для похудения и силовые тренировки плохо сочетаются друг с другом (см. «Почему силовые тренировки не для похудения») при таком сочетании получается двойной фактор катаболизма мышц и ни одного их восстановления, что может приводить к значительным потерям мышечной массы вместе с жиром (а не росту мышц и потере жира одновременно, как это нередко мечтается и пропагандируется в фитнесе, см. «Почему невозможно сжигать жир и наращивать мышцы одновременно»). Тем не менее высокоинтенсивные силовые нагрузки возможны на «сушке» (см. «Различия силовых тренировок при просто похудении и на сушке»), точнее именно на сушке они необходимы как фактор сохранения ранее набранных мышц, но они должны быть именно и только сохраняющими (поддерживающими) для силовых показателей и, соответственно, мышечной массы, не более того, иначе будет обратный результат.
Снизить катаболизм мышц на дефиците калорий пытаются повышенным потреблением белка с пищей, в т.ч. с помощью белковых добавок. Дополнительно см. «Азотистый баланс и белковый обмен».
N.B. Анаэробный гликолиз, окислительное фосфорилирование, восстановление АТФ за счёт креатинфосфата всё это происходит в любых клетках (волокнах) скелетной мускулатуры. А дифференцируются мышечные волокна на быстрые и медленные (анаэробные и аэробные) в т.ч. по тому признаку, какой из путей энергообеспечения (анаэробный гликолиз или аэробное окисление) является в них основным. Дополнительно см. «Аэробные и анаэробные нагрузки».
Вегетативная нейрогуморальная регуляция: стресс и восстановление
В статье рассмотрена вегетативная нейрогуморальная регуляция, обеспечивающая как выполнение физической нагрузки, так и восстановление после неё. Рассмотрены некоторые гормоны и их эффекты, обозначены некоторые теоретические и практические нюансы.
Определение
Головной и спинной мозг относятся к центральной нервной системе (ЦНС), а нервы и нервные узлы, отходящие от ЦНС к органам и тканям, к периферической. Основной структурной и функциональной единицей является нервная клетка нейрон. Нейроны образуют скопления (головной и спинной мозг, нервные узлы), а их длинные отростки (нервы или нервные волокна) связывают их между собой и идут ко всем органам тела для иннервации и обратной связи. Воспринимая химические, физические и механические воздействия (раздражения) из внутренней и внешней среды, одни нервы преобразуют их в нервные импульсы и передают в ЦНС, где эта информация о параметрах внутренней и внешней среды, состоянии и деятельности органов обрабатывается, а по другим нервам передаются управляющие нервные импульсы из ЦНС к органам. По сути всё сводится к процессам возбуждения и торможения. Таким образом нервная система контролирует, регулирует и согласует работу всего организма как целого.
Нервные импульсы, или сигналы, имеют электрохимическую природу. По нервным волокнам распространяется возбуждение ионные токи (см. «Словарик терминов и определений»), и передаётся между нейронами или на иннервируемые органы и ткани с помощью химических посредников нейромедиаторов, выделяемых в нервных окончаниях синапсах. Нейромедиатор связывается с рецепторами (см. «Словарик терминов и определений») на постсинаптической мембране иннервируемой клетки, в результате чего изменяется состояние её ионных каналов и транспорт ионов через мембрану кратковременно изменяется поляризация клетки (по сравнению с состоянием покоя). Так и происходит возбуждение или торможение (зависит от конкретного медиатора, ионных каналов и ионов) и, соответственно, стимуляция или угнетение выполнения клетками их специфических функций (сокращения мышечной клетки, проведения импульса нервной, выработки секрета железистой и т.п.). После выделения в синапсе нейромедиатор так или иначе инактивируется (как и гормоны, см. ниже). Для подержания возбуждения того или иного уровня, той или иной продолжительности нужна соответствующая по силе, частоте и продолжительности нервная импульсация.
Вся нервная система делится на соматический и вегетативный отделы. Соматический ответственен за анализ ситуации, поведение и произвольные движения тела в пространстве (произвольные сокращения и расслабления скелетной мускулатуры). А вегетативный за гладкую мускулатуру сосудов, внутренних органов, различные железы, обмен веществ (автоматически поддерживая гомеостаз и ситуативно приспосабливая и регулируя их работу, в соответствии с генетической программой не подчиняясь произвольному контролю).
Вегетативный отдел нервной системы (ВНС), в свою очередь, состоит из двух подотделов симпатического и парасимпатического. Симпатический и парасимпатический подотделы иннервируют одни и те же органы и ткани, но вызывают противоположные эффекты в них, дополняя друг друга и обеспечивая базовое равновесие или нужное преобладание активности одних органов и процессов при параллельном снижении активности других в зависимости от ситуации (приспособительные реакции). Соответственно, парасимпатическая иннервация в одних органах и тканях обеспечивает торможение (которое не всегда равно угнетению всех процессов клетки), а в других возбуждение, так же и симпатическая иннервация, но в каждом конкретном случае действие симпатической и парасимпатической систем противоположно. Например, симпатическая иннервация повышает ЧСС, а парасимпатическая снижает; симпатическая иннервация угнетает пищеварение, а парасимпатическая активирует; симпатическая иннервация повышает уровень обмена веществ (больший катаболизм), а парасимпатическая понижает (больший анаболизм), и т. д. и т. п.
К иннервируемым органам в т.ч. относятся эндокринные железы, секретирующие гормоны биологически активные вещества, которые, попадая в кровь, разносятся по всему организму, так же тормозя или усиливая активность тех или иных органов и процессов (действуя на соответствующие рецепторы или ферменты / ферментные системы) синергично с нервной регуляцией это гуморальная регуляция (т.е. через жидкую внутреннюю среду организма). Оказав действие на органы/ткани/клетки-мишени, гормоны разрушаются (инактивируются). Эндокринная система дополняет нервную систему, отсюда и название нейрогуморальная регуляция. Активность самих эндокринных желёз, помимо прямой иннервации, регулируется также и гуморально тропными гормонами гипофиза (центральной эндокринной железы, расположенной в головном мозге), стимулирующими периферические эндокринные железы на выработку своих гормонов. Гипофиз, в свою очередь, контролируется гипоталамусом (участком головного мозга), секретирующим нейрогормоны, стимулирующие или угнетающие секрецию и высвобождение тропных гормонов гипофиза. А саморегуляция эндокринной системы осуществляется её же гормонами по принципу обратной связи через центральные и периферические механизмы. Так, повышение концентрации какого-либо гормона в крови, через рецепторы обратной связи сразу приводит в действие механизмы отрицательной обратной связи (начиная от рецепторных периферических до центральных гипофизарных и гипоталамических), в результате чего его секреция, высвобождение и чувствительность к нему угнетаются; и наоборот снижение концентрации гормона в крови стимулирует его выработку и высвобождение, повышает количество и чувствительность к нему рецепторов на/в клетках-мишенях.
Кстати, эти механизмы саморегуляции в эндокринной системе обуславливают феномен подавления собственной выработки тестостерона организмом при введении экзогенного АС (см. «Словарик терминов и определений»), равно как и восстановление со временем собственного производства тестостерона организмом после отмены АС. А также феномен снижения эффекта АС при длительном приёме высоких дозировок без перерывов.
Гуморальная регуляция деятельности органов и систем для приспособительных реакций или поддержания базовых параметров гомеостаза осуществляется не только гормонами, но и другими факторами газы крови, метаболиты. Например: повышение в крови концентрации углекислого газа и других метаболитов биологического окисления вызывает раздражение дыхательного центра в ЦНС и, рефлекторно, дыхание усиливается, и наоборот снижение углекислоты в крови приводит к снижению ЧД и ГД; повышение в крови глюкозы и других пищевых метаболитов стимулирует секрецию и высвобождение инсулина поджелудочной железой, который утилизирует их в клетки тканей, и наоборот снижение в крови глюкозы ниже нормы стимулирует секрецию и высвобождение контринсулярных катаболических гормонов (глюкагон, адреналин, кортизол и др.), которые активируют гликогенолиз и глюконеогенез, и, соответственно, глюкоза в крови повышается.
Стресс
Симпатическая нервная система и дополняющие её гормоны активизируют процессы распада / окисления эндогенных запасов органических веществ белков, жиров и углеводов (в виде мышц, жировой ткани и гликогена), и, соответственно, выделения энергии (см. «Энергетика при мышечной деятельности»), угнетая при этом процессы синтеза и запасания веществ. Усиливают работу сердечно-сосудистой и дыхательной систем, угнетая при этом пищеварительную систему.
Всё это нужно для обеспечения выполнения мышечной работы и/или выживания в неблагоприятных условиях (т.е. в любых стрессовых ситуациях). Симпатическая активация может происходить как непосредственно при произвольном повышении двигательной активности для энергообеспечения осуществляемой мышечной работы, так и заранее когда психическое возбуждение на основании анализа ситуации приводит к активации симпатических реакций, т.е. организм готовится к возможным физическим напряжениям.
Соответственно, дополняющие симпатическую иннервацию гормоны в основном катаболические это норадреналин, адреналин, кортизол (надпочечники), глюкагон (поджелудочная железа), соматотропин (гипофиз), а также другой тропный гормон гипофиза АКТГ, посредством которого он стимулирует надпочечники, также имеющий и самостоятельную физиологическую роль при стрессе (во многом совпадающую с эффектами перечисленных гормонов). Кроме того, норадреналин является и гормоном, и нейромедиатором непосредственной симпатической иннервации большинства органов и тканей. Влияние этих гормонов и медиаторов при симпатической активации приводит к следующим эффектам:
адреналин и норадреналин повышают ЧСС и ЧД, АД, при этом возрастает кровоток в мышцах и потребление кислорода; активизируют распад гликогена (гликогенолиз) в печени, повышая глюкозу в крови; усиливают гликолиз (внутриклеточное окисление глюкозы); активируют соответствующие ферменты в жировых клетках, запуская липолиз (расщепление жира в жировых депо с выходом жирных кислот в кровь и последующим их окислением в мышечных клетках, дополнительно см. «Энергетика при мышечной деятельности»);
кортизол, с одной стороны, повышает чувствительность клеток к адреналину и норадреналину, снижает болевые пороги и воспалительные реакции, а с другой несколько угнетает гликолиз и гликогенолиз, активируя при этом распад белков мышечной ткани (протеолиз) и синтез глюкозы из аминокислот (глюконеогенез) в печени, тем самым повышая глюкозу в крови, а также способствуя её отложению в гликоген и жир (эти эффекты повышенной секреции кортизола, направленные на сохранение и перераспределение энергии, в дополнение к эффектам адреналина важны для преодоления продолжительной нагрузки / выживания в длительно неблагоприятных условиях, но в реалиях современных стрессов часто сомнительны в плане физиологической обоснованности и скорее нежелательны);
глюкагон в основном активирует расщепление гликогена печени для повышения глюкозы в крови, а также, как и адреналин, оказывает активирующее действие на ферменты липолиза;
соматотропин (гормон роста), дополнительно секретируемый гипофизом при стрессе, напрямую способствует липолизу, через разные механизмы повышению глюкозы в крови, в этом контексте активно взаимодействуя с вышеперечисленными гормонами.
Пара практических моментов. (1) Почти все комплексные жиросжигатели и предтренировочные комплексы из категории спортивного питания содержат те или иные психостимуляторы, которые могут приводить к симпатической активации, т.е. готовности / мотивации к физическим нагрузкам, либо являясь агонистами адренергических рецепторов, либо так или иначе повышая выброс катехоламинов (адреналина, норадреналина, дофамина). (2) Если стрессовые катаболические реакции не сопровождаются физическими нагрузками и расходом энергии (психоэмоциональные стрессы на фоне сидячего образа жизни, например), кортизол может способствовать преобразованию имеющейся мышечной массы в жировую разрушая мышечные белки для превращения их в глюкозу, которая, не будучи израсходованной на мышечную работу, конвертируется в жир.
Естественно, вышеперечисленные катаболические гормоны, секретируемые в повышенном количестве при активации симпатической нервной системы, также имеют и постоянную небольшую секрецию и/или её суточные ритмы, постоянно присутствуя в крови. Они всегда необходимы и в состоянии относительного покоя для регуляции множества процессов и поддержания гомеостаза, т.е. потребность в них не ограничивается стрессовыми реакциями. Повышенная или пониженная базовая секреция того или иного гормона это уже медицинская проблема, находящаяся за рамками данной статьи (но вообще, к слову, повышенный кортизол в пределах нормы, т.е. когда медицинской проблемы ещё нет, к тому же неумеренно повышающийся при стрессах, может быть проблемой и при наращивании мышц, и при избавлении от лишнего жира, поэтому в фитнесе часто имеет репутацию «абсолютного зла»).
Адреналин и мышцы
Хотя адреналин и норадреналин всячески способствуют энергообеспечению мышечной работы, положительно влияя на трофику и энергетику скелетных мышц (как гуморально, так и вследствие прямой симпатической иннервации), как следует из вышеизложенного, влияние на силу мышечных сокращений не так однозначно. Медиатором нервно-мышечной передачи в синапсах соматических двигательных нервов (см. «Словарик терминов и определений» Двигательная единица) является не норадреналин, а ацетилхолин (который, к слову, является основным нейромедиатором парасимпатической иннервации).
В разных источниках и контекстах мне встречалась информация, что повышенная активность адреналина / норадреналина и адренергических структур может: (1) улучшать нервно-мышечную передачу, стимулируя выделение ацетилхолина из синапсов двигательных нервов; (2) никак практически не влиять на нервно-мышечную передачу и, соответственно, сократительную способность мышц, улучшая только трофику и энергетику мышц; (3) ухудшать холинергическую нервно-мышечную передачу, ингибируя выделение ацетилхолина из синапсов; (4) как облегчать мышечные сокращения, так и угнетать их через разные прямые и опосредованные механизмы, а результирующее действие зависит от ряда факторов.