Миф №10. При энергообеспечении мышечной деятельности сначала используется креатинфосфат, затем улеводы и только потом – жиры.

Миф №11. Жиры начинают сжигаться только спустя 20 минут после начала нагрузки

Чтобы разобраться с этими мифами, предлагаю немного погрузиться в тему биохимии, а точнее, энергообеспечения мышц. Погрузиться предлагаю неглубоко, т.к. нырнув в пучину всяких циклов Кребса, пируватов и ацетоацетилов, можем в них и утонуть.
Нам же достаточно понять общие принципы работы наших биоэлектростанций, достаточные для того, чтобы осмыслить и при необходимости объяснить нашим клиентам те или иные превращения, происходящие с их тушками. … простите, организмами.

Поэтому данную статью я хочу озаглавить «Биоэнергетика мышечной деятельности. Просто о сложном».

Итак, как же образуется энергия, необходимая нашим мышцам для их сокращения? Что является для них топливом? Давайте для начала возьмем в пример автомобиль. Топливом для него служит бензин, который хранится в бензобаке и по необходимости поступает к двигателю. Такой же «бензин» есть и у нашего организма: это химическое вещество под названием «АТФ» (аденозинтрифосфат). Состоит он из аденозина и трех фосфатных групп. При расщеплении АТФ (т.е. отделении одной или двух фосфатных групп) образуется энергия. В результате вместо аденозин три фосфата остается аденозин ди (т.е. два) фосфат (АДФ) или аденозин моно (т.е. один) фосфат (АМФ). (Рис. 1)

Рис. 1

Но, в отличие от автомобиля, запасы энергии для которого хранятся в бензобаке, в организме запасов «бензина» (АТФ) нет. Вместо этого в нашем теле существуют специальные «фабрики» по его производству. Их задача – изготавливать АТФ точно с такой же скоростью, с какой он тратится.

Таких фабрик несколько. Мы рассмотрим самые основные.

Первая фабрика изготавливает АТФ из вещества под названием креатинфосфат (КрФ). Происходит простая химическая реакция: от креатинфосфата отщепляется фосфат, который затем присоединяется к АДФ. От КрФ остается свободный креатин. (Рис.2)

Рис. 2

Эта фабрика наиболее мощная, она способна производить АТФ очень быстро. Однако запасы КрФ, находящиеся непосредственно в мышцах, крайне малы. При высокоинтенсивной работе уже на 5-й секунде его запасы снижаются на 1/3, на 15-й – наполовину, а где-то через 45 секунд он заканчивается вовсе.

Вторая фабрика изготавливает АТФ из углеводов – в основном из внутримышечных запасов гликогена, который постепенно расщепляется до молочной кислоты. (Рис.3.) Этот процесс называется гликолиз. Эта фабрика, хотя и уступает по своей мощности креатинфосфатной, тоже способна обеспечивать энергией достаточно интенсивную работу. И запасы углеводов в организме весьма большие. Кроме гликогена, запасенного в мышцах, много гликогена хранится в печени. Проблема с энергообеспечением за счет гликолиза связана с образованием молочной кислоты. Точнее, не самой молочной кислотой, а с образующимися из неё лактатом и ионами водорода. Они закисляют мышцу, что нарушает все происходящие в ней биохимические процессы и приводит к утомлению.

Рис.3.

Третья фабрика по производству АТФ использует для этого углеводы и кислород. Соединяясь друг с другом, они, пройдя цепочку разнообразных химических превращений, образуют АТФ, углекислый газ и воду. (Рис. 4). Соединение любых веществ с кислородом называется окислением. В данном случае речь идет об окислении углеводов.

Рис. 4.

Четвертая фабрика производит АТФ из жиров и кислорода. В результате окисления жира также образуется АТФ, углекислый газ и вода. (Рис. 5.) В отличие от окисления углеводов, при котором из 1 молекулы глюкозы производится 38 молекул АТФ, эта фабрика производит АТФ гораздо больше. При окислении 1 молекулы жира производится 130 молекул АТФ. Но происходит это намного медленнее. К тому же, для производства АТФ за счет окисления жира требуется гораздо больше кислорода, чем при окислении углеводов. Еще одна особенность этой фабрики – ее неспособность быстро выйти на свои предельные возможности. Окислительная фабрика набирает обороты постепенно, по мере того, как увеличивается доставка кислорода, и в крови повышается концентрация выделившихся из жировой ткани жирных кислот.

Рис.5.

Таким образом, внутри нашего организма четыре фабрики постоянно воспроизводят АТФ. Первые две называются анаэробными, вторые две – аэробными. (Приставка «аэро» (по латыни – «воздух») указывает на участие в химических реакциях кислорода, приставка «анаэро»- его отсутствие).

Давайте коротко повторим основные отличия между ними и их особенности.

Креатинфосфатная фабрика производит АТФ очень быстро, с такой скоростью, с какой АТФ расходуется при самой высокоинтенсивной мышечной работе. Но запасы сырья (КрФ) очень малы и быстро заканчиваются.
Гликолиз – также достаточно мощная фабрика, имеющая значительные запасы своего сырья (гликогена). Но ее недостаток – «отравление окружающей среды», т.е. закисление внутренней среды клетки при активной работе этой фабрики.
Окислительные фабрики – маломощные (особенно окисление жиров), работают медленно, АТФ в единицу времени производит мало. К тому же их работа зависит от своевременной доставки необходимого для этого вещества – кислорода. Зато это «экологически чистые» фабрики, ничего не закисляют, да и запасы их сырья (в частности жира) чуть ли не безграничны.

Управляют работой этих фабрик как сами клетки, так и главные управляющие системы – центральная нервная и эндокринная. В чем смысл такого управления? Дело в том, что организм, в зависимости от ситуации, регулирует работу каждой из фабрик, активизируя одни и замедляя работу других. Делает он это в соответствии с потребностями в энергии в каждый момент времени, причем учитывая особенности каждой из фабрик.

Например, в покое, когда потребности в энергии минимальны, организм старается обойтись преимущественно окислительными фабриками. Активность анаэробных механизмов он сводит к минимуму. Это логично, ведь не эффективно тратить столь ценные ресурсы (КрФ, мышечный гликоген), которые могут пригодиться организму тогда, когда придется сражаться с хищником или улепетывать от него во все лопатки.
Результатом такой регуляции является то, что организм в состоянии покоя на 90% обеспечивается энергией за счет окислительных фабрик (преимущественно, окисления жиров).

Теперь представим себе, что я встал на беговую дорожку и с небольшой скоростью побежал. Потребность в энергии возросла, и для ее обеспечения мой организм активизирует работу всех энергетических фабрик. Однако он старается обойтись преимущественно аэробными фабриками как наиболее экономичными и обладающими большими сырьевыми запасами. Анаэробные фабрики организм будет активизировать, но лишь на время, которое нужно для «раскачки» аэробных фабрик. Затем, когда аэробные фабрики вышли на свои максимальные возможности, анаэробным фабрикам отдается команда снизить интенсивность своей работы до минимума. Напомню, что организм продолжает экономить запасы «мощной» энергии и старается не замусоривать клетки вредными веществами.

Сколько времени нужно аэробным фабрикам для «раскачки»? Вот тут-то мы и подошли к пресловутым «20 минутам, после которых начинает гореть жир». Во-первых, как мы уже говорили, жир и не переставал «гореть». Он окислялся все время, в том числе и тогда, когда мы спали. Во-вторых, скорость наращивания оборотов окислительных фабрик зависит от мощности выполняемой работы. Чем больше усилия мышц, тем быстрее активизируются окислительные фабрики. В спорте, при значительных нагрузках, максимальная мощность окислительных процессов достигается уже ко 2 – 3 минуте непрерывной работы мышц! Если же человек, скажем, побежал не так быстро, то окислительные фабрики набирают обороты медленнее. Очевидно, что ускорение окисления жиров будет зависеть от интенсивности движения. Чем с большей скоростью двигается человек, тем быстрее аэробные фабрики выйдут на свои предельные возможности, чем с меньшей – тем медленнее активизируется окисление. Так что забудьте про эти волшебные 20 минут. Может, при ваших окислительных способностях и вашей скорости бега аэробные процессы дойдут до своего максимума через 5 минут, а может, - через час.

Если же мы бежим очень быстро, и в организме возникают большие потребности в энергии (т.е. АТФ расходуется очень быстро), то маломощные аэробные фабрики уже не могут их удовлетворить полностью. И организм дает команду наращивать обороты анаэробным системам. Именно они, при преодолении значительных нагрузок, способны производить АТФ с той же скоростью, с которой он расходуется.

Но вот беда: КрФ быстро заканчивается, а анаэробная гликогеновая фабрика начинает так активно работать, что отравляет всю клетку. Лактат, до этого успевавший удалиться в кровь, теперь начинает скапливаться и нарушать её работу. Появляется усталость, ноги как ватные, в них чувствуется ощущение жжения. Помните, у Высоцкого: «… рванул, как на пятьсот, и спекся…». Кстати, накопление лактата нарушает и работу окислительных фабрик. Их работа замедляется, ухудшается окисление жира.

Таким образом, в организме не существуют какие-то переключатели, включающие или выключающие энергетические фабрики. Организм плавно регулирует работу каждой из них - в зависимости от своих потребностей и возможностей. Если есть возможность обойтись окислительными фабриками, он постарается обойтись преимущественно ими, сведя работу анаэробных к минимуму. Причем если глюкоза будет поступать в клетку из крови в достаточном количестве, из двух окислительных фабрик он постарается использовать преимущественно углеводную. Это, например, будет происходить после того, как человек поел и усвоил углеводную пищу. И чем легче будет усваиваться такая пища (т.н. «быстрые» углеводы), тем активнее будет идти окисление именно их. Жиры же будут приберегаться. Это будет происходить до того момента, пока в крови сохраняется значительное количество глюкозы.

И, наоборот, при снижении глюкозы в крови организм, стараясь сберечь внутримышечные запасы гликогена, постарается активизировать окисление жиров. Поэтому так эффективны занятия, направленные на использование жиров, проводящиеся после силовой тренировки или с утра, натощак, когда уровень глюкозы в крови низок. (Другой вопрос, полезно ли это? Ведь утренние тренировки могут быть достаточным стрессором и снижать защитные возможности организма. Но это тема отдельного разговора).

Здесь интересно обратить внимание на то, как организм регулирует работу аэробных фабрик – углеводной и жировой – ночью. При умеренном поступлении глюкозы в кровь он будет стараться использовать ее преимущественно для восстановления углеводных запасов мышечных, нервных и других клеток. Аэробный гликолиз будет минимизирован, организм постарается обойтись окислением жиров (благо, что потребности в энергии невелики). Однако если человек обильно поужинал перед сном, умяв изрядную порцию картофельного пюре, в его кровоток быстро поступает огромное количество глюкозы. И организм, понимая, что он без проблем сможет не только восстановить запасы гликогена, но сэкономить столь ценные для него жировые отложения, замедляет аэробную жировую фабрику и активизирует аэробную углеводную. Более того, выделившийся в ответ на избыток глюкозы инсулин запускает процесс запасания жира в жировых клетках. Поэтому- то и рекомендуется ужинать минимум за 2-3 часа до сна, выбирая из углеводов те, которые имеют самый низкий гликемический индекс (т.е. будут перевариваться медленно, понемногу выдавая глюкозу в кровь).

Давайте рассмотрим еще одно интересное явление. Если, допустим, углеводов в организме мало или они заканчиваются вовсе (например, при беге на марафонской дистанции, голодании или безуглеводной диете), жир из жировых депо начинает стремительно исчезать. Причем, не потому, что его стало больше "сжигаться» в окислительной фабрике мышц. Она при беге и так уже работает на полную катушку и не может окислять жир еще быстрее (помните, мы говорили, что это очень маломощная фабрика). Куда же он пропадает с жировых складов? Кто разворовывает столь ценные для организма запасы и для чего использует?

Об этом и о многом другом мы поговорим в следующей статье.

Продолжение следует.

 

Продолжим разговор о сжигании жира с вопроса, на котором мы остановились в предыдущем номере. А именно, куда начинает исчезать жир из жировых депо при исчерпании запасов углеводов в организме, учитывая тот факт, что в митохондриях клеток скорость его окисления увеличиться еще больше не может.

Здесь нужно вспомнить тот факт, что глюкоза – единственный источник энергии для нейронов центральной нервной системы. Организм не может позволить себе не обеспечивать нервную систему энергией даже в условиях вынужденного голода, но у него (организма) есть возможность преобразовывать в глюкозу самые разнообразные вещества: аминокислоты, молочную кислоту, глицерин, жирные кислоты. Процесс этот происходит в главной химической фабрике нашего организма – печени и называется глюконеогенез.

Так вот, именно в результате глюконеогенеза, у человека, в организме которого углеводы закончились, расходуется значительное количество собственных жировых запасов для образования глюкозы (в дополнение к тем, которые окисляются в митохондриях).

Но не спешите радоваться этому факту. Дело в том, что для того, чтобы ПОЛНОСТЬЮ исчерпать запасы углеводов в организме, нужно выполнять физическую работу в течение нескольких часов (например, пробежать марафонскую дистанцию). Конечно, можно пойти другим путем – прекратить прием углеводов вовсе (т.н. безуглеводные диеты). Но это чревато другой проблемой: активный глюконеогенез приводит к накоплению в организме кетоновых тел: ацетоуксусной, оксимасляной кислот и ацетона. Это в некоторой степени закисляет организм, что может быть небезопасным для здоровья человека. Поэтому в практике персонального тренинга категорически не рекомендуется рекомендовать клиентам любые несбалансированные по нутриентам рационы.