При втомленні в працюючих м'язах вичерпуються запаси креатинфосфату, глікогену, накопичуються молочна кислота, кетонові тіла і відзначаються різкі зміни внутрішньоклітинного середовища. При цьому порушується регуляція тих процесів, які пов'язані з енергозабезпеченням м'язів, порушується діяльність систем легеневого кровообігу.

Причини втомлення при м'язовій роботі на цей час інтенсивно вивчаються. Переважно його розглядають як комплексне явище, при якому причиною зниження працездатності може бути порушення діяльності якоїсь однієї ланки в складній взаємозалежній системі органів і функцій, які забезпечують виконання роботи, або порушення між ними взаємозв'язку.

Залежно від індивідуальних особливостей організму й умов виконуваної роботи причиною розвитку втомлення може стати такий рівень діяльності будь-якого органу, можливості якого у певний момент роботи не відповідають вимогам навантаження. З огляду на це першопричиною втомлення може стати і зниження енергетичних ресурсів організму, і зниження активності ключових ферментів через пригнічуючий вплив продуктів метаболізму, і порушення цілісності функціонуючих структур через припинення пластичного обміну, і зміна нервової або гормональної регуляції функцій, і багато інших причин. Тому встановити ту ланку, яка у кожному конкретному випадку є першопричиною розвитку втом-лення, може точний біохімічний аналіз результатів виконаної роботи [19, 280].

Якщо розглядати це питання в цілому, то, як правило, в процесі інтенсивної короткочасної роботи основною причиною втомлення є розвиток охоронного гальмування в центральній нервовій системі через порушення співвідношення АТФ/АДФ на користь АДФ, а також зниженням активності АТФ-ази міозину під впливом продуктів обміну, які накопичилися у працюючих м'язах. Під час відносно помірної і тривалої роботи основними причинами втомлення є вичерпання внутрішньом'язових запасів глікогену або накопичення продуктів неповного окиснення жирів, а також зниження збуджуваності м'язів.

Останнім часом наукові дослідження показують, що втомлення пов'язане не стільки зі станом м'язів, скільки зі станом центральної нервової системи.

Утомлення людини може бути віддалене за допомогою різних стимуляторів, що збуджують нервову систему (кофеїну й ін.) У деяких країнах з метою зняття почуття втоми у професійному спорті широко використовують допінги – препарати, що стимулюють функцію нервової системи (навіть під час утомлення). У результаті цього охоронне гальмування знижується, організм таким чином позбавляється важливої захисної реакції, і при подальшій роботі виникають значні біохімічні зміни, які є небезпечними для життя.

1.2. Динаміка біохімічних процесів у період відпочинку

Після втомлення наступає період відпочинку, під час якого відновлюються всі зміни нормального біохімічного стану організму, які виникли в результаті виконання фізичної роботи. При цьому реакції розщеплення речовин (катаболічні), спрямовані на енергозабезпечення працюючого організму, змінюються реакціями синтезу (анаболічними) [19, 289].

Для періоду відпочинку характерна висока інтенсивність реакцій аеробного окиснення й окиснювального фосфорилювання, які супроводжуються значним споживанням кисню. Енергія, що звільнюється при цьому, активно використовується організмом на біосинтез речовин, що витратились під час роботи.

Аеробне окиснення в організмі в період відпочинку активується в основному продуктами розщеплення креатинфосфату і АТФ (креатином, креатиніном, АДФ, АМФ, неорганічним фосфатом), підвищений вміст яких спостерігається після виконання фізичних вправ великої потужності. Тому процеси біохімічної реституції (відновлення доробочого стану) набагато швидше відбуваються після виконання вправ максимальної і субмаксимальної потужності, ніж після тривалої роботи помірної потужності. Таким чином, чим інтенсивніше витрачаються речовини в організмі, тим швидше відбувається їх ресинтез, і навпаки [19, 290].

Головним субстратом аеробного окиснення в організмі в період відпочинку спочатку є накопичена під час роботи молочна кислота, а потім ліпіди і продукти їх розщеплення (гліцерин, жирні кислоти, кетонові тіла), які після достатнього накопичення енергії можуть бути використані на біосинтез глюкози, глікогену, білків і ін. Ліпіди вважаються основним джерелом енергії для процесів реституції. Навіть після короткочасних навантажень посилюється утворення кетонових тіл у печінці і зростає їх вміст в крові.

Виділяють два типи відновних процесів: термінове і відставлене відновлення.

Термінове відновлення поширюється на 0,5-1,5 години відпочинку після роботи. За цей час усуваються продукти анаеробного розщеплення, що накопичилися за час роботи і відбувається оплата кисневого боргу. Відставлене відновлення триває декілька годин після роботи. За цей час посилюється пластичний обмін, відновлюється іонна й ендокринна рівновага, повертається до норми енергетичний запас організму, завершується синтез зруйнованих під час роботи структурних і ферментних білків. Таким чином, процеси, що відбуваються в період відпочинку після м'язової роботи, мають різну швидкість і завершуються в різний час. Така черговість процесу відновлення різних речовин, що має велике значення в практиці спортивного тренування, одержала назву принципу гетерохронності [19, 280].

Процес ресинтезу використаних для роботи речовин забезпечується енергією АТФ, яка інтенсивно відновлюється в період відпочинку за рахунок реакцій тканинного дихання. Ученими біохіміками В.О. Енгельгардом і В.О. Беліцером показано, що ресинтез АТФ (незалежно від шляху) активується, насамперед, продуктами розщеплення цієї сполуки – АДФ, АМФ. Чим вище концентрація цих продуктів, тим інтенсивніше процес відновлення АТФ, тобто будь-яка реакція розщеплення завжди посилює реакцію ресинтезу. Це правило Знгельгардта особливо характерне для м'язової тканини, яка після закінчення роботи в надлишку містить АДФ, АМФ, креатин – речовини, що стимулюють процес доокиснення молочної кислоти, кетонових тіл і тим самим сприяють швидкому відновленню АТФ.

З огляду на те що під час виконання фізичних вправ енергія, яка інтенсивно витрачається в м'язах, увесь час швидко відновлюється, високий темп ресинтезу АТФ, що зберігся, у період відпочинку призводить до надвідновлення (суперкомпенсації) цієї сполуки. Тобто концентрація АТФ у м'язах після роботи (у певний період відпочинку) стає вищою, ніж була перед стартом (рис. 1.1).

Рис. 1.. Графічне зображення розщеплення та відновлення АТФ в м'язах:

1