Способ применения зависит от поставленных задач: для поддержания гомеостаза во время нагрузки препараты применяются перед и во время нагрузки; для ускорения восстановления – после нагрузки.
4. Нутриенты, направленные на ускорение процессов восстановления после физических нагрузок
Биохимические изменения в организме человека, вызванные выполнением избранного упражнения, не ограничиваются только временем работы, а распространяются также на значительный период времени отдыха после завершения работы. Такое биохимическое последействие упражнения обычно обозначается термином "восстановление". В этот период осуществляется переход метаболизма от катаболических процессов, происходящих в работающих мышцах во время упражнения, к процессам анаболической направленности, способствующим восстановлению разрушенных при работе клеточных структур, восполнению растраченных энергетических ресурсов и возобновлению нарушенного эндокринного и водно-электролитного равновесия организма.
В ходе процессов восстановления после мышечной работы выделяются три фазы – срочное, отставленное и замедленное восстановление. Фаза срочного восстановления охватывает первые 30 мин после окончания упражнения и связана с восполнением внутримышечных ресурсов АТФ и креатинфосфата, а также с оплатой алактатного компонента кислородного долга. В фазе отставленного восстановления, продолжающейся от 0,5 до 6-12 ч после окончания упражнения, происходит восполнение растраченных углеводных и жировых резервов, возвращение к исходному состоянию водно-электролитного равновесия организма. В фазе замедленного восстановления, которая может продолжаться до 2–3 суток, усиливаются процессы протеиносинтеза и происходят формирование и закрепление в организме адаптационных сдвигов, вызванных выполнением упражнения. Каждая фаза восстановления имеет свои особенности в динамике происходящих метаболических процессов.
В период отдыха после работы биохимические изменения, произошедшие в мышцах и других органах во время выполнения упражнения, постепенно приходят в норму. Наиболее выраженные изменения обнаруживаются в сфере энергетического обмена. В процессе работы в мышцах и других тканях снижается содержание энергетических субстратов (КрФ, гликогена, а при длительной работе – и липидов) и повышается содержание продуктов внутриклеточного метаболизма (АДФ, АМФ, Н3РО4, молочной кислоты, кетоновых тел и т. п.). Накопление продуктов "рабочего" метаболизма и усиление гормональной активности стимулируют окислительные процессы в тканях в период отдыха после работы, что способствует восстановлению внутримышечных запасов энергетических веществ, приводит в норму водно-электролитный баланс организма и обеспечивает индуктивный синтез белков в органах, подвергнутых воздействию нагрузки.
Таблица 3
Время, необходимое для завершения восстановления биохимических процессов в период отдыха после напряженной мышечной работы
Как следует из табл. 3, процессы восстановления в период отдыха после мышечной работы протекают с различной скоростью и завершаются в разное время (явление гетерохронизма). Быстрее всего восстанавливаются резервы О2 и КрФ в работающих мышцах, затем – внутримышечные запасы гликогена и гликогена печени и в последнюю очередь – резервы жиров и разрушенные при работе белковые структуры.
Интенсивность протекания восстановительных процессов и сроки восполнения энергетических запасов организма зависят от интенсивности их расходования во время выполнения упражнения (правило Энгельгардта). Интенсификация процессов восстановления приводит к тому, что в определенный момент отдыха после работы запасы энергетических веществ превышают их дорабочий уровень. Это явление получило название суперкомпенсация, или сверхвосстановление. После фазы значительного превышения исходного уровня содержание энергетических веществ постепенно возвращается к норме. Чем больше расход энергии при работе, тем быстрее происходит ресинтез энергетических веществ и тем значительнее превышение исходного уровня в фазе суперкомпенсации. Следует, однако, отметить, что это правило применимо лишь в ограниченных пределах. При чрезмерно напряженной работе, связанной с очень большим расходом энергии и значительным накоплением продуктов распада, скорость восстановительных процессов может снизиться, а фаза суперкомпенсации будет достигнута в более поздние сроки и выражена в меньшей степени.
Длительность фазы суперкомпенсации во времени зависит от общей продолжительности выполнения работы и глубины вызываемых ею биохимических сдвигов в организме. После мощной кратковременной работы эта фаза наступает быстро и столь же быстро завершается. Например, при восстановлении внутримышечных запасов КрФ она обнаруживается уже на 5-6-й мин отдыха и завершается через 1,5–2 ч после завершения упражнения. Восстановление АТФ происходит еще быстрее, поскольку осуществляется при одновременном усилении процессов распада КрФ, анаэробного гликолиза и аэробного метаболизма. При выполнении длительных интенсивных упражнений, когда имеет место выраженный ацидоз из-за усиления гликолиза, суперкомпенсация в содержании КрФ в работающих мышцах наступает только через 12 мин после окончания упражнения и продолжается в течение нескольких часов. Причины явления суперкомпенсации связаны с повышением концентрации гормонов анаболического действия в период отдыха после работы с индукцией синтеза белков-ферментов, контролирующих процессы восстановления энергетических ресурсов в скелетных мышцах.
Общие закономерности динамики биохимических процессов в период отдыха после мышечной работы наиболее полно проявляют свое действие в ходе восстановления внутримышечных запасов фосфагенов (АТФ+КрФ) и гликогена.
Как уже отмечалось, между интенсивностью выполняемого упражнения и скоростью исчерпания внутримышечных запасов фосфагенов существует линейная зависимость. Такая же зависимость связывает показатели интенсивности выполняемого упражнения со скоростью восполнения запасов фосфагенов после работы. Максимальные значения скорости восстановления внутримышечных запасов фосфагенов зафиксированы сразу после окончания упражнения и составляют порядка 20–25 ммоль – л· мин. В момент окончания работы запасы КрФ в мышцах могут быть снижены на 70–90 % от исходного уровня. Темпы их возвращения к дорабочему уровню зависят от скорости аэробного ресинтеза АТФ. В обычных условиях при таких кинетических характеристиках полное восстановление запасов КрФ достигается на 5–8 мин с момента окончания упражнения.
Скорость восстановления запасов фосфагенов в мышцах обнаруживает тесную связь со скоростью оплаты быстрой фракции кислородного долга. Это означает, что чем большее количество имеющихся запасов КрФ будет использовано при работе, тем больше кислорода необходимо доставить в работающие мышцы в период отдыха после работы, чтобы обеспечить восстановление запасов креатинфосфата. Большая часть АТФ, необходимой для обеспечения процесса восстановления КрФ в работающих мышцах, образуется за счет аэробного окислительного распада углеводов в цикле Кребса и в дыхательной цепи митохондрий. Некоторое ее количество может быть получено от анаэробного гликолиза, еще протекающего параллельно с окислительными превращениями в работающих мышцах в первые минуты восстановления.
Размеры быстрой фракции кислородного долга (алактатный кислородный долг) обнаруживают линейную зависимость от количества макроэргов (АТФ+КрФ), использованных во время работы. У высококвалифицированных спринтеров размеры алактатной фракции О2-долга могут достигать порядка 6 л.
В отличие от процесса восполнения запасов фосфагенов в период отдыха после работы реставрация внутримышечных резервов гликогена, использованных во время упражнения, происходит в течение многих часов и даже дней. На процессы восстановления внутримышечных запасов углеводов заметное влияние оказывают тип выполняемого упражнения, его интенсивность и продолжительность, а также характер и объем углеводного питания в период отдыха после работы. Достижение выраженной суперкомпенсации по содержанию гликогена в мышцах требует не менее 2–3 сут. Ограничения в приеме углеводов в период отдыха после работы или введение режима полного голодания в этот период отрицательно сказываются на темпах и абсолютных размерах восполнения углеводных ресурсов. Для ресинтеза гликогена в мышцах после работы могут использоваться как внутренние субстраты, в частности молочная кислота и глюкоза, образовавшаяся из веществ неуглеводной природы, так и дополнительные количества углеводов, которые вводятся с пищей.
Исходя из того факта, что между размерами внутримышечных резервов гликогена и временем работы до появления первых признаков утомления существует линейная зависимость, разработаны и широко используются в спортивной практике специальные приемы для повышения углеводных резервов организма.