Динамика биохимических изменений при утомлении

Утомление — не патологическое состояние, а целостная реакция организма, развивающаяся при ведущей роли центральной нервной системы. Она характеризуется нарушением течения физиологических процессов, возникающих в результате очень интенсивной или очень длительной работы. Утомление приводит к снижению работоспособности. В это вовлекаются процессы, происходящие на клеточном, органном и системном уровнях.

При развитии утомления нарушение биохимических и физиологических процессов зависит от зоны мощности, в которой выполняется работа. В общем, биохимические изменения могут включать в себя:

• снижение концентрации энергетических субстратов;

• снижение активности ключевых ферментов в работающих мышцах;

• накопление метаболитов обмена;

• нарушение целостности функционирующих структур из-за недостаточности их пластического обеспечения или нарушение гомеостаза;

• изменение нервной и гормональной регуляции.

Рассматривая утомление как фактор влияния на различные органы и ткани в организме, следует отметить, что нервное волокно практически не утомляемо. Проведение нервного импульса требует затраты энергии лишь для работы Nа-К-насоса. В норме системы ресинтеза АТФ вполне справляются с обеспечением энергией нервного волокна. А утомление нервно-мышечного синапса может быть вызвано:

• истощением значительной части медиатора ацетилхолина;

• ослаблением восстановления медиатора (высокая частота потенциала действия), поступающего по нервному волокну;

• понижением чувствительности постсинаптической мембраны к медиатору за счет влияния метаболитов гликолиза.

Утомление на уровне мышечного волокна в первую очередь обусловлено нарушением механизмов ресинтеза АТФ. В зависимости от конкретных условий мышечной деятельности и индивидуальных особенностей организма первопричиной утомления могут быть:

· снижение энергетических ресурсов в работающих мышцах;

· снижение активности ключевых ферментов;

· накопление продуктов обмена;

· нарушение целостности функционирующих структур из-за недостаточного их пластического обеспечения или нарушения гомеостаза.

При выполнении кратковременных упражнений максимальной и субмаксимальной мощности утомление обусловлено снижением количества креатинфосфата (КрФ). Снижение концентрации КрФ ниже критического уровня приведет к резкому увеличению концентрации АДФ. Это определяется тем, что изменения концентрации АДФ.

Изменения концентрации АДФ, Н⁺, КрФ оказывают ингибирующее (угнетающее) воздействие на АТФ-азную активность миозина, что уменьшает скорость максимального сокращения актомиозинового комплекса. При этом увеличивается связывание катионов кальция с белками саркоплазматического ретикулума, изменяется активность ключевых ферментов гликолиза. Увеличение концентрации молочной кислоты приводит к нарушению кислотно-основного и электролитного баланса. Состояние ацидоза влияет на состояние кровеносных сосудов. Изменяется реология крови и, как следствие, всех этих причин, на фоне надостатка энергетических и пластических субстратов возникают нарушения в работе гормональной и нервной систем.

Ответная реакция мышечного волокна на нервный импульс в следствии всех этих изменений снижается.

При выполнении длительных упражнений большой и умеренной мощности факторами, вызывающими утомление, становятся изменения как на клеточном уровне, так и в организме в целом.

На уровне мышечной клетки первичным звеном в развитии утомления будет снижение внутримышечных запасов гликогена. Переход на липидный энергообмен приведёт к накоплению жирных кислот и продуктов их неполного окисления – кетоновых тел. Избыток жирных кислоты нарушает (разобщает) процессы окислительного фосфорилирования в митохондриях, что приводит к развитию гипертермии и дегидратации.

Снижение запасов гликогена печени приведёт к развитию гипогликемического состояния. Это нарушит деятельность ЦНС. Дело в том, что в ЦНС наблюдается избыточное накопление NН₃, а вследствии нарушения дыхательного контроля (АТФ/АДФ) будет усиливаться образование γ-аминомасляной кислоты и развивается охранительное торможение, которое является основной причиной утомления.

Утомление при длительной, но малоинтенсивной работе, развивается медленно и связано с нарушением механизмов регуляции со стороны центральных отделов нервной системы.