Бег и продолжительность жизни

Вы уже познакомились с такими удивительными свойствами длительного бега, как способность нейтрализовать основные факторы риска коронарной болезни и снизить смертность от инфаркта и даже в какой-то степени обезопасить себя от раковых заболеваний. Бег против склероза, бег против рака, где еще можно найти такое средство? Но дает ли это нам право положительно ответить на сакраментальный вопрос об увеличении продолжительности жизни homo sapiens —рода человеческого —под влиянием беговых тренировок? К сожалению, прямых научных данных, подтверждающих эту гипотезу, пока получить на удалось*.

* В опытах на крысах установлено, что животные, развивающиеся в условиях оптимальных мышечных нагрузок, живут на 10—15% дольше по сравнению с контрольными животными (И. А. Аршавский).

 

Имеются лишь единичные работы, в которых обнаружена большая продолжительность жизни у людей физически активных по сравнению с пассивными. Так, например, при изучении продолжительности жизни у студентов Кэмбриджского университета Бульер (16) установил, что среди занимавшихся спортом средний возраст умерших был равен 67, 97 года, а среди незанимавшихся —67, 43 года.

Объективности ради следует признать, что некоторые ученые подвергают сомнению факт влияния физической тренировки не только на продолжительность жизни человека, но и на частоту развития ИБС и смертность от инфаркта. Так, например, в 1972 году Фролихер и Оберман (166) опубликовали данные критического анализа 35 сообщений различных авторов о значении гиподинамии как фактора риска ИБС, но не смогли прийти к единому мнению из-за весьма противоречивых результатов. Наиболее серьезное научное исследование в этом плане, выполненное под руководством американского эпидемиолога профессора Кейса (215) в сотрудничестве с учеными шести стран, не обнаружило достоверной связи между сидячим образом жизни и частотой возникновения ИБС. Отрицательные результаты этих работ, по-видимому, объясняются следующими причинами.

Во-первых, трудно точно определить, кто в повседневной жизни достаточно физически активен, а кто нет. Данные анкетирования, проведенного в рамках одной популяции (группы населения) или даже в пределах целой страны, после повторной тщательной проверки показали их полную несостоятельность, так как больше половины опрошенных дали противоположные сведения. Так, например, в большой группе мужчин среднего возраста, умерших от инфаркта, только один из пяти при жизни относил себя к числу физически неактивных. Когда же были опрошены их жены, то малую физическую активность умерших они отметили в половине случаев (215)!

Во-вторых, даже если допустить корректность научного исследования при сравнении групп населения различных профессий (например, водители и кондукторы автобусов), то так называемые «активные» в действительности не получают достаточной физической нагрузки в силу ее малой интенсивности (89). Потому что привычная двигательная активность в современном цивилизованном обществе не связана с достаточными мышечными напряжениями и стимуляцией системы кровообращения. Можно целый день работать на станке или продавать билеты в автобусе, но это избавит нас лишь от гипокинезии — недостатка количества движений, но не спасет от гиподинамии — недостатка мышечного напряжения, что и является главным «виновником» развития коронарной болезни. Недаром американский кардиолог профессор Рааб назвал сердце современного человека сердцем «деятельного бездельника». Отсутствие гипокинезии еще не спасает от развития ИБС, так как в плане профилактики ее эффективна лишь нагрузка при пульсе не ниже 120 уд/мин. Однако даже весьма напряженная деятельность в современном обществе редко приводит к такой стимуляции сердечной деятельности. Непрерывная запись ЭКГ в течение 24 часов с помощью датчиков Холтера показала, что частота сердечных сокращений в процессе рабочего дня у современного человека на высоте нагрузки не превышает 90—100 уд/мин, что явно недостаточно для профилактики ИБС (135).

Короче говоря, привычная повседневная деятельность современного человека не обладает заметным «антикоронарным» действием в силу своей малой интенсивности. Об этом еще 20 лет назад очень хорошо сказал один из руководителей реабилитационного центра в Торонто профессор Шефферд: «Возможно, только интенсивная физическая нагрузка и является благоприятным фактором для профилактики ИБС, так как только частота сердечных сокращений 120 уд. и выше на протяжении длительного времени является достаточным тренировочным стимулом для включения компенсаторных механизмов сердечно-сосудистой системы» (311). Английский врач Моррис (254), например, подчеркивает, что 20-минутный бег оказывает совершенно иное физиологическое воздействие, чем 2-часовая ходьба. Люди, ведущие так называемый «активный» образ жизни, связанный с их профессиональной деятельностью, и занимающиеся физическими упражнениями в свободное от работы время,—это далеко не равноценные группы в плане профилактики коронарной болезни. Поэтому особое значение имеют работы, в которых исследовалась роль двигательной активности в профилактике ИБС во внерабочее время путем выполнения физических упражнений, позволяющих увеличить интенсивность нагрузки до необходимого уровня. В одной из работ, например, было показано, что благодаря физической активности на работе

 

Таблица 3

Зависимость между физической активностью во внерабочее время и смертностью на 1000 человек*

Смертность на 1000 чел.	Сидячий образ жизни	Умеренная актив- ность	Боль- шая актив- ность
Общая	20,6	10,6	-
От ИБС	7,5	4,0	-

По В. М. Зациорскому, 1985.

 

смертность от инфаркта снизилась лишь на 10%, тогда как за счет выполнения физических упражнений в свободное от работы время—в 3,5 раза. Как видно из табл. 3, за период наблюдений среди испытуемых с умеренной физической активностью во внерабочее время смертность была в 2 раза ниже, чем среди людей, ведущих сидячий образ жизни, а из людей с большой физической активностью не

умер никто. В 1984 году были опубликованы результаты 16-летних наблюдений за 17 000 выпускниками Гарвардского университета. Среди тех, кто регулярно занимался физическими упражнениями, процент смертности от ИБС — в 2 раза ниже по сравнению с их малоподвижными коллегами (122).

И, наконец, третий фактор, который влияет на эффективность физической тренировки, — характер мышечной деятельности. Для профилактики коронарной болезни и продления жизни совсем не безразлично, какие упражнения выполнять. Тяжелая физическая работа шахтера, лесоруба, грузчика, например, может не только не препятствовать развитию ИБС, но даже облегчить ее возникновение, потому что эти упражнения силового характера не сопровождаются нормализацией холестеринового обмена и снижением артериального давления. Напротив, они приводят к увеличению содержания холестерина в крови и его атерогенных фракций. Возможно, именно поэтому у финских лесорубов, получающих пищу с высоким содержанием животных жиров и холестерина и выполняющих большой объем силовой работы, несмотря на высокую физическую активность и большие энерготраты, смертность от ИБС самая высокая в мире, даже выше, чем у служащих американских железных дорог (89, 151).

Принципиально иное действие оказывают циклические упражнения, направленные на развитие выносливости— бег, лыжи, плавание, велосипед. Длительная циклическая работа невысокой интенсивности обеспечивает «сгорание» жиров, поступающих с пищей, предупреждая избыточное накопление холестерина в крови. Кроме того, такая тренировка значительно увеличивает жизненно важную способность организма усваивать кислород, чего нельзя сказать о силовых упражнениях. Поэтому убедительные данные взаимозависимости смертности от ИБС и продолжительности жизни можно было

бы получить лишь при сравнении больших групп людей, ведущих сидячий образ жизни с одной стороны и длительное время регулярно тренирующихся на развитие выносливости — с другой. Бывшие спортсмены, прекратившие тренировки, также не годятся в качестве образца «физически активных», так как после прекращения занятий спортом возрастные изменения (атеросклероз и т. д.) развиваются у них даже быстрее, чем у сверстников, не занимавшихся в молодости спортом (24,25). Поэтому необходимо, на наш взгляд, сравнивать не спортсменов и неспортсменов, а людей, ведущих малоподвижный образ жизни,и регулярно в течение всей жизни занимавшихся циклическими упражнениями—бегом, например. Но таких исследований пока нет и быть не может, поскольку массовое увлечение бегом началось сравнительно недавно — каких-нибудь 15—20 лет назад. Поэтому, очевидно, окончательное решение вопроса о влиянии бега на продолжительность жизни придется отложить до будущего века.

Однако отдельные работы, свидетельствующие о значении бега в снижении смертности от ИБС и увеличении продолжительности жизни, имеются уже сейчас. Моррис (254) исследовал около 18000 мужчин, которые в свободное время занимались циклическими упражнениями—бегом, лыжами, плаванием или велоездой. Длительные наблюдения показали, что коронарная болезнь у них наблюдалась вдвое реже, чем у физически неактивных, а смертность от инфаркта была в 3 раза ниже (табл. 4).

Таблица 4

Частота инфаркта миокарда у мужчин среднего возраста в зависимости от физической активности во внерабочее время*

	Активные	Контрольная группа
Кол-во наблюде- ний	%	Кол-во наблюде- нии	%
Инфаркт миокарда со смертельным исходом Инфаркт миокарда с выздоровлением		1,1 2,0		2,9 4,0
Всего		3,1		6,9

* По Моrris, 1980 (254).

 

Интересное наблюдение приводит Купер (122) в своей новой книге «Бег без страха». На протяжении более пяти лет наблюдались 3000 бегунов, которые за это время преодолели расстояние более 1,5 миллиона миль. В течение этого времени у них отмечено всего два сердечных приступа, которые закончились благополучно. Это значительно меньше, чем количество «сердечных атак» у небегающих людей среднего возраста, на основании чего автор делает вывод о защитном действии бега по отношению к коронарной болезни.

Интенсивная физическая тренировка в результате предупреждения преждевременной смерти от инфаркта позволяет увеличить количество прожитых лет после возможного инфаркта до предела, отпущенного человеку природой. То есть физическая активность определенной направлен-ности позволяет более полно реализовать продолжительность жизни, присущую роду человеческому и заложенную в генетическом аппарате в молекулах ДНК*. Ученые считают, что увеличение реальной продолжительности жизни за счет этого фактора составляет по крайней мере 8—10 лет (89,188).

* Говоря о существенной роли генетического фактора в продолжительности жизни, мы вместе с тем не разделяем концепции Г. Селье о генетически запрограммированном запасе энергии, определяющем якобы длительность жизни. Согласно этой концепции, жизнь сравнивается с заведенными часами: пока раскручивается пружина— продолжается жизнь. Эта механистическая теория фатальной обусловленности жизни фактически отрицает целебный эффект физических упражнений, рационального двигательного режима.

 

Это мнение подтверждается новейшими данными о снижении смертности от сердечно-сосудистых заболеваний в США, Канаде, Японии и ряде европейских стран, население которых под влиянием пропаганды коренным образом изменило образ жизни за счет массового увлечения бегом и ограничения потребления с пищей животных жиров (табл. 5). Так, смертность от ИБС в США за последние 10 лет в результате проведения массовой «антикоронарной программы» (бег плюс изменение режима питания) снизилась с 511 до 424 случаев на каждые 100 тысяч населения. Характерно, что количество взрослого населения в этой стране, активно занимающегося физическими упражнениями, за это время возросло с 25 до 59% (185). По данным опроса института Гэллапа, в США в настоящее время около 35 миллионов человек занимается бегом и 40 миллионов плаванием. В Японии около 20 миллионов бегунов, а продолжительность жизни в стране Восходящего солнца за последние 30 лет увеличилась на 20 лет (227). Очень велико число регулярно бегающих во Франции, ФРГ, Канаде, Австралии, Новой Зеландии, ГДР, КНР, Скандинавии и Великобритании. Считается, что в мире сейчас насчитывается более 100 миллионов бегунов (32).

Таблица 5

Изменение смертности от сердечно-сосудистых заболеваний в некоторых зарубежных странах с 1968 по 1977 год*

Страны	Смертность на 100 тысяч человек	Различия, %
1968 г.	1977 г.
США	864,7	669,5	22,6
Австралия	843,7	683,1	19,0
Япония	126,3	102,6	18,0
Канада	703,3	624,1	11,3
Норвегия	582,9	537,1	7,9

* Данные ВОЗ, по В. М. Зациорскому, 1985.

 

Говоря о влиянии занятий бегом на продолжительность жизни человека, нельзя не остановиться на возможности серьезных осложнений со стороны сердечно-сосудистой системы, включая внезапную смерть. И тут для объективной информации любителям необходимо затронуть тему «Бегом к инфаркту!»

Подавляющее большинство ученых считает, что опасность внезапной смерти во время бега чрезвычайно мала, во всяком случае не больше, чем у людей, ведущих малоподвижный образ жизни. У здоровых людей даже очень большие физические нагрузки не могут быть причиной смерти (269). Однако у сердечно-сосудистых больных опасность осложнений возрастает параллельно увеличению интенсивности занятий (329). Согласно статистическим данным, во время бега умирает от 10 до 20 человек на два-три миллиона бегунов в год (227).

Каковы же причины трагических случаев, которые хотя и очень редко, но все же имеют место при массовых занятиях оздоровительным бегом?

Главную опасность безусловно представляет ишемическая болезнь сердца с тяжелым склеротическим поражением коронарных артерий. Эта причина смерти является ведущей в 75—80% всех случаев с летальным исходом (225, 321, 322, 328, 331). В молодом возрасте наиболее частой причиной внезапной смерти может быть гипертрофия миокарда, развившаяся в результате неадекватных физических нагрузок (243, 268). Сугишита с соавторами (318А) пришел к выводу, что внезапная смерть чаще всего наступала во время соревнований по марафонскому бегу и спортивной ходьбе (в 53% случаев) или же сразу после финиша (41%).

У бегунов с недостаточностью митрального клапана остановка сердца может наступить в результате аритмии (177) или спазма коронарных артерий вследствие избыточного выделения в кровь гормонов надпочечников — адреналина и норадреналина (111, 137). Роль нарушений сердечного ритма в случаях внезапной смерти окончательно еще не установлена. Понтано (276) и Пилчер (281) исследовали любителей бега и здоровых людей, не занимающихся физическими упражнениями, в течение 24 часов с помощью непрерывной записи ЭКГ. В 75% случаев у здоровых людей наблюдались различные виды аритмии. Описаны также случаи внезапной смерти при проведении теста Купера и во время бега—от солнечного удара (227, 322).

Необходимо подчеркнуть, что при соблюдении основных принципов и правил тренировки людей среднего возраста бег как таковой не может быть причиной внезапной смерти. Риск внезапной смерти при занятиях оздоровительным бегом крайне мал и реально существует лишь у больных с тяжелым атеросклеротическим поражением коронарных артерий при отсутствии врачебного контроля и нарушении основных принципов тренировки.

 

БЕГ И РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

Занятия оздоровительным бегом не только позволяют избежать преждевременного инфаркта и сохранить жизнь, но и значительно повысить работоспособность и многие жизненно важные функции, что имеет не менее важное значение. Ведь для человека совсем не безразлично, как прожить завершающий этап своей жизни. Он может стать «золотой осенью», а может превратиться в настоящий ад, приносящий невыносимые мучения больному и его близким.

Бег как раз и является тем средством, которое позволяет сохранить здоровье и высокую физическую и умственную работоспособность до глубокой старости. Причина — омолаживающее действие бега на организм. Помимо фактического (паспортного) возраста имеется еще и возраст биологический, отражающий функциональное состояние организма. По своим физическим и психоэмоциональным качествам можно быть дряхлым стариком уже в 40—50 лет, а можно и в глубокой старости сохранить высокую физическую и творческую активность. По единодушному мнению ученых, ключевым индикатором старения является физическая работоспособность человека, которая с возрастом прогрессивно снижается. Между 30 и 70 годами работоспособность уменьшается примерно на 35-40%. «Если удастся каким-либо образом задержать снижение работоспособности, то можно считать, что старение удалось отложить», — писал в своей книге «Энциклопедия оздоровительного бега» известный американский врач Джеймс Фиккс. Он считал, что интенсивная физическая нагрузка в свободное время (бег) —один из наиболее эффективных факторов долголетия.

Для определения физической работоспособности широкое распространение во всех странах мира получила функциональная проба РWС₁₇₀ английского термина физической работоспособности— Рhysical Working Сарасitу). Она измеряется мощностью работы в кгм/мин, которую испытуемый может развить при пульсе 170 уд. Проба проводится на специальном велостанке — велоэргометре, который позволяет точно дозировать мощность выполняемой работы. Чем больше мощность работы, тем выше работоспособность. Так, например, у больных, перенесших инфаркт миокарда, этот показатель может быть равен всего 300 кгм/мин, а у здоровых молодых, но нетренированных мужчин он увеличивается до 1000, а у спортсменов высокого класса — бегунов и лыжников — до 2000-2500 кгм/мин.

У людей, ведущих малоподвижный образ жизни, с возрастом наблюдается снижение физической работоспособности.

Занятия оздоровительным бегом препятствуют возрастному снижению работоспособности. Д. Ф. Чеботарев с соавторами (71) обследовал большую группу мужчин старше 60 лет, занимающихся в клубе любителей бега в течение длительного времени и аналогичную группу здоровых людей такого же возраста, ведущих малоподвижный образ жизни (табл. 6).

Как видно из табл. 6, у любителей бега физическая работоспособность и потребление кислорода значительно выше по сравнению с их малоактивными сверстниками. У бегающих мужчин 60—69 лет показатели теста РWC₁₇₀ выше, чем у мужчин 40-49 лет, не занимающихся бегом (852 против 784 кгм/мин)! Таким образом, на основании этих данных можно говорить о лучшем сохранении функциональных возможностей организма. Действительно, ученые считают, что занятия длительным бегом могут задержать процессы старения на 10-20 лет (188).

Мы также наблюдали значительное повышение физической работоспособности под влиянием регулярных беговых тренировок.

 

Таблица 6

Показатели физической работоспособности (кгм/мин) и потребления кислорода (мл/мин/кг) умужчин пожилого возраста, занимающихся оздоровительным бегом (1) и ведущих малоподвижный образ жизни (2)*

Показатели	Возрастные группы
60-69 лет	70-79 лет	80-89 лет
Тест 1 гр. РWС170 2 гр.	852 660	690 528	570, 432
Потребление кислорода 1 гр. на пике 2 гр. нагрузки	37 30	30 26	28 23

* По Д. Ф. Чеботареву с соавт., 1984 (71).

 

Тест РWС₁₇₀ проводился у 64 женщин в возраст 30-60 лет (табл. 7).

Анализ полученных данных показал, что ведущим факторок повышения физической работоспособности является величина тренировочной нагрузки. Как правило, чем больше количество пробегаемых в неделю километров, тем выше работоспособность (на основе данных теста РWС₁₇₀)*.

Таблица 7

Показатели физической работоспособности у женщин в зависимости от стажа занятий и величины тренировочной нагрузки*

Стаж занятий и недельный

	кгм / мин	кгм / мин / кг
До 3 месяцев — 9 км		8,2
1—2 года — 10—15 км		12,6
3-5 лет -20-30 км		16,9

* По данным собственных наблюдений.

* Полученные данные вовсе не означают, что только большие объемы нагрузок ведут к успеху. Мы полагаем, что рациональное планирование тренировочных нагрузок, умелое сочетание их с отдыхом — важные условия

 

Зависимость между тестом РWС₁₇₀ и возрастом выражена значительно слабее. Так, например, навысший показатель работоспособности среди женщин обна-пужен нами у Н. Ш., 58 лет (1408 кгм/мин), имеющей недельный километраж от 30 до 40 км, тогда как у В. Т., 32 лет, показавшей торой результат в тестировании (1225 кгм/мин), недельный объем бега не превышал 20-30 км. У 50-летних мужчин нашего клуба любителей бега физическая работоспособность по тесту PWС₁₇₀ составила в среднем 1500 кгм/мин -т. е. была такой же, как у 20-летних студентов института физкультуры, занимающихся ациклическими видами спорта (футболистов, фехтовальщиков и т д.) А у более молодых бегунов в возрасте 35 лет этот показатель достигает 1700 кгм/мин т. е. такой же, как у спортсменов I разряда, специализирующихся в беге на длинные дистанции!

Е. А. Пирогова (55) наблюдала 580 бегунов в возрасте от до 70 лет со стажем занятий от 1 до 50 лет. Показатели деятельности сердечно-сосудистой системы — частоты пульса, артериального давления и электрокардиограммы - у пожилых были такие же, как и у молодых! Даже такой важнейший показатель, как коронарный кровоток (количество крови, протекающее через артерии сердца за 1 мин), отражающий степень развития ишемической болезни, у пожилых не был снижен. У начинающих любителей оздоровительного бега только за 8 недель занятий отмечено повышение сократимости миокарда и производительности сердца, в результате чего физическая работоспособность по тесту РWС₁₇₀ возросла на 30%. Эти изменения сопровождались увеличением коронарного кровотока и снабжения миокарда кислородом более чем на 25%.

Повышение функции миокарда подтверждается новейшими методами исследования с помощью ультразвука, позволяющими при жизни человека точно определить размеры сердца и его производительность (эхокардиография). Английские ученые Шапиро и Смит (309) наблюдали увеличение массы левого желудочка за счет утолщения его задней стенки и межжелудочковой перегородки у 15 добровольцев среднего возраста (неспортсменов) после выполнения 6-недельной тренировочной программы, состоящей из бега в умеренном темпе 3 раза в неделю по 30 мин. Эти изменения сопровождались ростом производительности сердца и способности организма усваивать кислород. Следует подчеркнуть, что они не приводили к увеличению размеров сердца и его полостей, что может наблюдаться у спортсменов. Такой вариант адаптации к тренировочным нагрузкам является оптимальным с точки зрения повышения функциональных возможностей и стабильного здоровья (25). При изучении влияния бега на функцию сердца у людей среднего возраста аналогичные данные получены и другими авторами (279). В отличие от патологической гипертрофии (например у больных гипертонической болезнью) увеличение мышечной массы левого желудочка сопровождается расширением просвета коронарных артерий и соответствующим увеличением коронам ного кровотока. У известного американского марафонца Де Мара умершего в возрасте 73 лет, просвет коронарных артерий был в 3 раза шире по сравнению с сосудами «нормального» чело века (242).

Немаловажное значение имеет и экономизация сердечной деятельности, которая выражается в снижении частоты сердеч ных сокращений в состоянии покоя (брадикардия). У выдающихся атлетов современности пульс в покое снижался до 40-42, а у некоторых до 36 уд/мин. У трехкратного олимпийского чемпиона в беге на 800 и 1500 м Питера Снелла, ученика знаменитого новозеландского тренера Артура Лидьярда, пульс в покое был равен 38 уд/мин, у олимпийского чемпиона Петра Болотникова -42, у известного советского марафонца Феодосия Ванина —Зб, у легендарного финского бегуна Пааво Нурми — 38 уд/мин.

Брадикардия развивается не только у спортсменов, но и у любителей оздоровительного бега. Так, Пилчер (281) наблюдал у людей среднего возраста под влиянием беговых тренировок снижение частоты сердечных сокращений в покое параллельно увеличению количества пробегаемых километров. При увеличе-нии величины недельной нагрузки с 8 до 48 км пульс снижался в среднем с 58 до 45 уд/мин. У мужчин нашего КЛБ старше 40 лет пульс в покое утром, после сна составляет 48—54 уд/мин а у некоторых 40—42 уд/мин.

Благотворное влияние бега на организм человека поистине безгранично. Многие авторы отмечают улучшение функции пе-чени, пропорциональное длительности бега (30), что объясняется увеличением потребления кислорода печенью в 2—3 раза по срав-нению с уровнем покоя — с 50 до 100—150 мл/мин (330). В резуль-тате вибрации внутренних органов, возникающей при беге за счет вертикальных колебаний тела, и выделения в кишечник больших количеств магния улучшается его моторика и дренажная функция, вследствие чего бег является незаменимым средством борьбы с запорами.

Для того, чтобы более глубоко осознать действие бега на человеческий организм, нам придется в общих чертах познакомить читателя с его физиологической характеристикой, что мы и сделаем в следующей главе.

 

 

Глава II

ЭНЕРГЕТИКА МЫШЕЧНОЙ

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Вся жизнедеятельность организма обеспечивается за счет взаимодействия двух процессов — ассимиляции и диссимиляции. Ассимиляция (анаболизм) определяет строительную функцию, накопление и обновление веществ. Напротив, диссимиляция (катаболизм) — это непрерывный распад веществ и образование энергии.

Как и где образуется энергия и каким образом она расходуется? Эти вопросы интересовали человека с давних пор.

По наивным представлениям древних, жизненная энергия зарождается в сердце, а оттуда «внутренний жар» распространяется вместе с кровью по всему организму. В середине XIX века господствовало мнение, будто многообразная деятельность организма осуществляется благодаря энергии белковых соединений. Но это были только предположения, не подкрепленные достоверными фактами. Научные же данные и тогда убедительно говорили, что белки выполняют в основном строительную функцию и роль их в энергетике невелика.

Вплоть до начала нынешнего столетия ученые считали, что химическая энергия освобождается только в присутствии кислорода, то есть при реакциях окисления. Правда, во второй половине XIX века Пастер поколебал эту точку зрения, обнаружив, что в микроорганизмах, бактериях, грибках распад некоторых источников энергии проходит без участия кислорода. Но это открытие не произвело впечатления на сторонников «кислородной теории» и не натолкнуло на новые поиски.

В середине XIX века Роберт Майер открыл закон сохранения энергии. История эта примечательна. Майер, будучи судовым врачом, лечил команду корабля от воспаления легких. По прибытии на остров Ява ему пришлось взять кровь у заболевших матросов. К своему удивлению, он обнаружил, что венозная кровь, которая обычно темнее, чем богатая кислородом артериальная, на этот раз незначительно отличается от нее по цвету. Это позволило предположить, что в условиях жаркого климата для организма характерен менее интенсивный обмен веществ. Майер пришел к заключению: в «жизненном процессе происходит лишь превращение вещества и силы, а отнюдь не их создание».

Шли годы, проводились все новые опыты. В качестве объекта исследования в лаборатории прочно вошел нервно-мышечный препарат лягушки. Изолированную мышцу заставляли сокращаться в разных условиях — в присутствии кислорода, атмосфере азота, в особом бескислородном растворе. Результаты подорвали позиции сторонников «кислородной теории»; без кислорода мышца сокращалась, хотя и меньше.

1922 год. Нобелевская премия по физиологии и медицине присуждена двум выдающимся ученым — Хиллу и Мейергофу. Им удалось не только открыть новый путь образования энергии, но и создать стройную по тому времени теорию химических превращений в организме. Было установлено, что гликоген распадается без кислорода, образуя молочную кислоту. При этом выделяется значительное количество энергии. Химическая цепочка реакций завершается уже в присутствии кислорода. Окисление молочной кислоты сопровождается образованием большого количества энергии.

Последующие научные открытия убедительно показали, что энергетический обмен может протекать и без гликолиза, то есть без распада гликогена. Следовательно, существуют какие-то другие виды «горючего». Вещества вскоре были] найдены —ими оказались богатые энергией фосфорные соединения, получившие название макроэргических.

Немногим более 50 лет назад немецкий ученый К. Ломан, исследуя мышцы кролика, обнаружил сложное химическое соединение — аденозинтрифосфорную кислоту (сокращенно АТФ). Формула строения этого вещества достаточно сложна: если ее написать, она займет четверть страницы, поэтому ограничимся лишь упрощенным пояснением. АТФ состоит из аденозина (обозначим его буквой А) и трех остатков фосфорной кислоты (Р). Следовательно, схематично АТФ будет выглядеть так: A—Р—Р—Р. Если АТФ при разрушении фосфатных групп теряет один фосфат, то получается другое вещество — аденозиндифосфорная кислота (АДФ) и выделяется энергия. Напротив, чтобы снова присоединить фосфат к АДФ, требуется затратить энергию.

Любопытно, что взаимоотношения между АТФ и АДФ напоминают заколдованный круг. Чем выше концентрация АДФ в клетке, тем выше скорость синтеза АТФ и дыхания тканей. Но уровень АДФ, в свою очередь, зависит от скорости распада АТФ. Вот и получается, что усиление одного процесса неминуемо влечет активизацию другого. Саморегуляция биологической системы, выработанная природой, позволяет управлять, контролировать один из механизмов энергетики живого организма.

Учитывая огромное и многообразное значение АТФ, ей присвоили разные «прозвища»: «банк» энергии, «аккумулятор на колесах» и др. Сегодня процесс образования энергии представляется следующим образом. В клетках находятся мельчайшие образования митохондрии (рис. 2), которые образно называют энергетическими станциями. В митохондриях насчитывается свыше 50 ферментов, участвующих в разрушении и синтезе различных химических соединений. В клетке может быть до 2000 митохондрий. На их наружных и внутренних поверхностях располагаются тысячи мельчайших частиц. Они содержат эффективные биохимические системы, обеспечивающие синтез веществ, богатых энергией. Подсчитано, что энергия их на единицу массы мышц равна энергии двигателей реактивного самолета при вертикальном подъеме, а КПД равен примерно 80%, что намного выше КПД многих реактивных двигателей. Примерно половина энергии, образующейся в митохондриях, превращается в тепло, оставшаяся часть консервируется в виде химических связей молекул АТФ. Но, увы, запасы АТФ в клетке относительно невелики, поэтому мышца сможет работать только в том случае, если они непрерывно пополняются.

И здесь опять сделаем экскурс в историю. В 1930 году советский биохимик В. А. Энгельгардт установил, что в красных кровяных тельцах крови — эритроцитах — АТФ может заново синтезироваться. То же наблюдается и в мышечной клетке. Наряду с распадом АТФ происходит обратное ее восстановление (резинтез), биологический смысл которого огромен. Если одновременно с распадом не протекал бы обратный синтез источников энергии, то энергетические кладовые быстро бы истощались. В этом отношении АТФ сравнивают с аккумулятором, который не только разряжается, но и заряжается «на ходу».

Схематично весь процесс образования энергии выглядит так. Источником энергии для мышечного сокращения является АТФ. Чтобы мышца длительно сокращалась, необходима не только трата АТФ, но и ее непрерывное восстановление. Энергия для этого черпается путем окисления «горючих» веществ — углеводов, жиров и белков.

Восстановление АТФ идет двумя путями: 1) анаэробным, то есть без участия кислорода; 2) дыхательным, или аэробным, то есть с участием кислорода. Одна анаэробная

 

реакция — распад особого химического соединения — креатин- фосфорной кислоты (КТФ), обеспечивающий быстрое восстановление АТФ. Однако запасы КТФ также ограничены и при продолжительной работе быстро истощаются. Большими возможностями располагает другая анаэробная реакция — распад гликогена.

Открытие гликолиза связано с именем английского биохимика Кребса, который в 1937 году описал цикл химических реакций (цикл Кребса) окисления углеводов. Как это происходит? Сначала на биохимическом конвейере глюкоза (С_бН₁₂О₆) «разрезается» пополам на две молекулы пировиноградной кислоты. Затем включается другой конвейер, где 10 ферментов заканчивают окисление углеводов до конечных продуктов — CO₂ и Н₂О. Этот процесс протекает медленнее, но действует значительно дольше — энергии хватает на несколько минут напряженной работы.

Наиболее эффективным является второй путь восстановления АТФ —аэробное окисление углеводов. Оно позволяет мышце работать в течение нескольких часов. Основная энергетическая реакция — кислородная — как бы подхватывает эстафету от бескислородной фазы и завершает весь цикл энергетических реакций (рис. 3).

Рис.3. График цикла энергетических процессов при мышечной деятельности (по Н.И.Волкову). В первые секунды идет креатинфосфатная реакция, затем – гликолиз. Завершает весь цикл энергетики процессов дыхание.

 

Таким образом, результативность любой мышечной деятельности, в том числе и бега, в значительной степени зависит от аэробных возможностей (аэробной производительности) организма - способности полнее удовлетворять кислородный запрос. Важный тест аэобныхых возможностей - максимальное потребление кислорода (МПК). Этот показатель отражает эффективность взаимодействия дыхательной, сердечно-сосудистой, кровеносной систем. Не случайно наибольшая величина МПК – 5,5-6,5л (70-85 мл/кг/мин) установлена у высококвалифицированных спортсменов. Так у выдающегося бегуна П. Болотникова МПК

Составляло 83 мл/кг/мин.

Рассмотрим некоторые составляющие теста аэробнойпроизводительности. Внешнее дыхание - система, обеспечивающая вентиляцию легких. Оно зависит от жизненной емкости легких (ЖЕЛ), частоты и глубины дыхания, способности к максимальной вентиляции (рис. 4)

Рис. 4. Основные факторы, лимитирующие максимальное потребление кислорода.

 

Для достижения высокого уровня потребления О₂ во время бега необходимо, чтобы через не менее 180-200л воздуха. В противном случае кровь не полностью насытится кислородом и мышцы недополучат его при беге.

Дыхательная и сердечно-сосудистая системы связаны настолько тесно, что иногда их объединяют под общим названием — кардиореспираторная система. Сердце — этот неутомимый насос жизни, в значительной степени лимитирует максимальное потребление кислорода. Возможно даже, что легкие будут вентилировать много воздуха, но пропускная способность сердца не позволит его транспортировать в нужном количестве. Не случайно сердце чаще, чем другие органы, подвергается перегрузкам. Активная физкультура и спорт налагают существенный «отпечаток» на работу сердца, поэтому говорят даже о «спортивном сердце», отличающемся структурными и функциональными особенностями, которые определяют его высокую производительность.