Физиология спорта: как работают мышцы, сердце и легкие при тренировках

Во время растяжки саркомеры постепенно удлиняются, то есть актиновые нити в них расходятся в стороны. Длина мышцы во время растяжки зависит от того, сколько мышечных волокон растянулось, а сколько еще находится в состоянии покоя, а максимальная достигается, когда все саркомеры в мышце удлинились до предела. Если при максимальной длине мышцы вы продолжите растяжку, то основная нагрузка придется на соединительные ткани в мышце и на сухожилия, которые растягиваются плохо, и тогда возрастет риск травмы. 

Без растяжки теряется не только подвижность мышц, но отчасти и мышечная сила. Когда вы растягиваете мышцу, вытянутые саркомеры, которые могли сместиться при интенсивном сокращении, «подравниваются» и встают параллельно друг другу, и когда в следующий раз вы будете выполнять силовые упражнения, мышечные волокна будут сокращаться в точности в одном направлении, а значит, более эффективно.

Не все волокна в мышцах одинаковы: ученые выделяют несколько типов мышечных волокон в зависимости от скорости их работы и утомляемости.

— Мышечные волокна I типа управляются маленькими мотонейронами, медленно сокращаются, развивают сравнительно небольшую силу, но при этом и устают медленнее: они могут использоваться часами. По сравнению с остальными мышечными волокнами в них больше митохондрий и выше плотность капилляров, а энергия хранится преимущественно в виде жиров — триглицеридов, которые можно быстро расщепить для получения энергии.

— Мышечные волокна II типа делятся на несколько подтипов: IIa, IIx и IIb. Все они сокращаются быстрее волокон I типа, иннервируются более крупными нейронами, но и быстрее утомляются (все эти показатели возрастают при переходе от IIa к IIb). Эти волокна используются преимущественно для анаэробной активности, могут работать от получаса (для волокон типа IIa) до всего лишь одной минуты (для волокон типа IIb), а в качестве источника энергии запасают преимущественно креатинфосфат и гликоген.

Соотношение таких волокон может отличаться у разных людей и в разных мышцах. Чтобы качественно проработать мышцу, в план занятий нужно включать и упражнения для волокон I типа (на выносливость), и упражнения для волокон II типа (на силу).

Как происходит сжигание жира?

Когда в организм поступает больше энергии, чем получается потратить, излишки запасаются в виде гликогена в печени и мышцах, а также в виде триглицеридов — в клетках жировой ткани, которые называются адипоциты. В адипоцитах, в зависимости от их типа, содержится или одна большая капля жира, или несколько включений меньшего размера. Когда организму требуется дополнительная энергия, жировые клетки превращают триглицериды в свободные жирные кислоты и выбрасывают их в кровь, откуда они попадают в те мышцы, которым нужна энергия, и окисляются кислородом с образованием АТФ. Иными словами, при физических нагрузках не сжигаются собственно жировые клетки: их число остается неизменным, а меняется только их содержимое. Точно так же, как воздушный шарик раздувается, если надуть в него много воздуха, и сдувается, если воздух из него спустить, жировые клетки увеличиваются в объеме, если хранят в себе много жира, и уменьшаются — если содержимого в них мало. Так как для получения АТФ из жирных кислот нужен кислород, сжигание жира ассоциируется в первую очередь с продолжительными умеренно интенсивными нагрузками: организм человека использует жирные кислоты при нагрузках в пределах 45–65% VO_2max2. При интенсивности нагрузок около 80% VO_2max организм использует для получения энергии преимущественно углеводы, а концентрация свободных жирных кислот в плазме крови значительно снижается [3].

Сердечная мышца использует для получения энергии преимущественно жирные кислоты, то есть для работы ей нужен кислород: именно поэтому из-за нехватки кислорода снижается сократительная функция миокарда и возможно развитие состояний, угрожающих жизни человеку.

Занятия спортом на морозе не повреждают легкие: пока холодный воздух доходит до бронхов, он успевает прогреться в верхних дыхательных путях в среднем до 26-32°C, хотя в некоторых случаях температура воздуха в бронхах может опускаться до 20°C. Придаточные пазухи носа не только помогают согревать воздух для легких, но и не дают переохладиться мозговой части черепа — поэтому холод сам по себе для спортсмена не опасен. Проблема с холодным воздухом состоит в том, что, пока он нагревается до указанных температур, он начинает лучше удерживать влагу и забирает ее из дыхательных путей, поэтому при физических нагрузках на морозе спортсмен теряет много воды с дыханием, и чем интенсивнее тренировка, тем больше потери влаги. Чтобы избежать обезвоживания и жжения в пересохших слизистых носа и рта, закрывайте нос и рот шарфом или балаклавой и не забывайте пить воду во время тренировки.