Биохимические и физиологические процессы при утомлении

ОТВЕТ: Процесс утомления – это изменения, происходящие в организме в период выполнения физической работы, которые приводят к невозможности ее продолжения.

Состояние утомления характеризуется временным снижением работоспособности, которое проявляется в ощущении усталости. В состоянии утомления человек не способен поддерживать требуемый уровень интенсивности и (или) качества (техники выполнения) работы или вынужден отказаться от ее продолжения.

Утомление – это системное явление. Оно связано с процессами, происходящими как в работающих мышцах, так и в центральной нервной системе, а также дыхательной и сердечно-сосудистой системах.

Мышечное (периферическое) утомление является результатом изменений, которые возникающих в самих мышечных волокнах, а также в нервно-мышечных синапсах.

К основным механизмам мышечного утомления относятся истощение энергетических ресурсов, накопление метаболитов (продуктов распада энергетических веществ) и недостаточное поступление кислорода в работающую мышцу. В настоящее время выяснено, что роль этих механизмов в развитии утомления неодинакова при выполнении разных упражнений. Фактически, она определяется преобладающим способом ресинтеза АТФ, характерным для данного вида физической нагрузки.

При кратковременных интенсивных нагрузках утомление возникает из-за истощения макроэргических соединений (АТФ и креатинфосфата). Поскольку для таких нагрузок макроэргические соединения служат ведущим энергетическим субстратом, их истощение ведет к невозможности поддерживать требуемую мощность мышечных сокращений.

При интенсивной работе средней продолжительности основной вклад в энергообеспечение рабочих мышц вносит анаэробный гликолиз (гликогенолиз). В результате этой реакции образуется большое количество молочной кислоты, что ведет к повышению концентрации водородных ионов (снижению рН) в мышечных волокнах и угнетению ферментов гликолиза. Из-за снижения скорости гликолиза уменьшается образование АТФ, и энергии для мышечной работы становится недостаточно. Кроме того, ионы водорода блокируют соединение ионов кальция с регуляторными белками, что препятствует сокращению мышцы и также способствует утомлению.

Таким образом, при интенсивных физических нагрузках средней продолжительности накопление молочной кислоты (снижение рН) в рабочих мышцах является ведущим механизмом мышечного утомления.

При длительной мышечной работе умеренной мощности большее значение в развитии утомления имеет истощение запасов гликогена. Ресинтез АТФ при таких нагрузках производится аэробным путём, и молочная кислота, которая образуется при расщеплении молекул глюкозы, расходуется в реакциях тканевого дыхания. Следовательно, существенного снижения рН и торможения гликогенолиза и гликолиза в этом случае не происходит. Продолжительная физическая нагрузка может привести к полному истощению запасов гликогена в работающих мышцах. Для обеспечения продолжения мышечной работы начинается расщепление гликогена печени, образующаяся при этом глюкоза доставляется в мышцы током крови. Однако со временем запасы гликогена печени также истощаются, поэтому по мере выполнения упражнений снижается содержание глюкозы в крови, что может привести к нарушению деятельности центральной нервной системы и утомлению.

Утомление развивается не только в самом мышечном волокне, но и в нервно-мышечных синапсах. В результате блокируется передача импульса с нерва на мышечное волокно. Снижение эффективности нервно-мышечной передачи связано с рядом факторов: истощением запасов медиатора в окончании нервного волокна, изменением активности холинэстеразы (фермента, расщепляющего медиатор), гиперполяризации постсинаптической мембраны из-за выхода ионов калия из мышечного волокна.

Таким образом, периферическое утомление является комплексным явлением, степень выраженности и механизмы которого зависят от характера и продолжительности физической нагрузки.