WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

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. в ___ часов на заседании диссертационного совета К 002.111.01 в ГНЦ РФ - Институте медико-биологических проблем РАН по адресу: 123007, г. Москва, Хорошевское ш., 76а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ – ИМБП РАН

Автореферат разослан «01» октября 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук Пономарева Ирина Павловна

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.

Научно-практическая значимость.

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.

Основные положения, выносимые на защиту

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); на XIX и XX съездах физиологического общества им. И.П. Павлова (Екатеринбург 2004, Москва 2007); на III и IV Всероссийских с международным участием школах-конференциях по физиологии мышц и мышечной деятельности (Москва 2005, 2007); на 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.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Организация исследования

В экспериментах участвовал 151 человек: физически активные добровольцы и высококвалифицированные спортсмены, тренирующие выносливость. Все обследуемые были заблаговременно проинформированы о характере и возможных неблагоприятных последствиях экспериментальных воздействий и дали письменное согласие на участие в исследованиях. Программы экспериментов были одобрены Комиссией по биомедицинской этике ГНЦ РФ – ИМБП РАН.

Таблица 1. Структура и объем экспериментального материала. Расшифровка сокращений приведена в тексте.

Эксперимент

Воздействие

Количество обследуемых

Оценка потребления кислорода организмом при работе большой и малой мышечной массы.

Тест с возрастающей нагрузкой до отказа: на велоэргометре и при разгибании ноги в коленном суставе.

7 физически активных мужчин.

Оценка роли аэробных и анаэробных процессов энергообеспечения в ограничении максимальной аэробной работоспособности.

Тест с возрастающей нагрузкой до отказа.

6 физически активных мужчин,

9 регулярно тренирующихся спортсменов.

Определение концентрации лактата при максимальной аэробной нагрузке.

Тест с возрастающей нагрузкой до отказа.

74 высококвалифицированных спортсмена, тренирующих выносливость (КМС-ЗМС).

Сопоставление ПАНО с морфологическими характеристиками мышцы.

Биопсия m. vastus lateralis.

Тест с возрастающей нагрузкой.

21 высококвалифицированный спортсмен, тренирующий выносливость (КМС-МС).

16 физически активных мужчин.

Стимуляция гипертрофии мышечных волокон I типа (тренировка без расслабления).

8-нед. силовая тренировка.

Биопсия m. vastus lateralis.

Тестирование МПС.

18 физически активных мужчин.

Общее количество обследуемых 151 человек

Потребление кислорода организмом во время теста с повышающейся нагрузкой до отказа при работе большой и малой мышечной массы. 7 молодых физически активных мужчин (вес 71±2 кг, максимальное потребление кислорода (МПК) 50±2 мл/мин/кг) в случайном порядке выполняли два теста с непрерывно возрастающей нагрузкой до отказа: тест на велоэргометре и тест с разгибанием ноги в коленном суставе на специально сконструированном эргометре. Условия работы для основных рабочих мышц разгибателей коленного сустава были уравнены: частота движений была 60 циклов/мин, работа начиналась с нулевой мощности, скорость прироста мощности в тесте с разгибанием ноги в коленном суставе подбиралась таким образом, чтобы время работы до отказа в обоих тестах было примерно одинаковым. Во время тестов регистрировали потребление кислорода (ПК) организмом (газоанализ), насыщение артериальной крови кислородом (пульсоксиметрия), изменения концентрации гемоглобина и дезоксигемоглобина в m. vastus lateralis (инфракрасная спектрометрия); каждые две минуты во время теста и сразу после отказа от работы измеряли концентрацию лактата в капиллярной крови для определения порога анаэробного обмена (ПАНО).

Роль аэробных и анаэробных процессов в ограничении максимальной аэробной работоспособности у людей с различным уровнем тренированности. 6 физически активных мужчины (ФА-группа, вес 77±7 кг, МПК 45±1 мл/мин/кг) и 9 регулярно тренирующихся спортсменов (С-группа, вес 77±3 кг, МПК 55±1 мл/мин/кг) выполняли тест с непрерывно возрастающей нагрузкой до отказа на велоэргометре. Во время теста регистрировали показатели насыщения артериальной крови кислородом (пульсоксиметрия), изменения концентрации гемоглобина и дезоксигемоглобина в m. vastus lateralis (инфракрасная спектрометрия), каждые две минуты во время теста и сразу после отказа от работы измеряли концентрацию лактата капиллярной крови для определения ПАНО.

Изменение активности анаэробного гликолиза при максимальной аэробной нагрузке с ростом тренированности у высококвалифицированных спортсменов. В первой серии обследовали спортсменов из юношеской (n=13) и молодежной (n=8) сборных команд России по скоростному бегу на коньках (спортивная квалификация: кандидат в мастера спорта (КМС) – мастер спорта (МС)). Тестирование проходило в начале подготовительного сезона. Через три месяца было проведено повторное тестирование молодежной команды (n=8). Спортсмены выполняли тест с повышающейся нагрузкой до отказа на велоэргометре.

Во второй серии обследовали 53 высококвалифицированных спортсмена (КМС – заслуженный мастер спорта (ЗМС)) – членов юношеской, молодежной и основной сборных команд страны по скоростному бегу на коньках (31 мужчина и 10 женщин), лыжным гонкам (6 мужчин) и биатлону (6 женщин). Спортсмены выполняли тест с повышающейся нагрузкой до отказа на велоэргометре, бегущей дороге или лыжероллерах, соответственно. Во время теста регистрировали концентрацию лактата в капиллярной крови и ПК организмом, затем рассчитывали ПК на уровне ПАНО.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»