Что накапливается в мышцах при чрезмерной физической нагрузке
Закисленность
Введение
Термин «закислённость организма» (иногда употребляется синоним «закисление») означает смещение водородного показателя рН в кислотную сторону. Общей медицине приходится сталкиваться с ацидемиями и ацидозами различного состава (глутаровыми, пропионовыми, метилмалоновыми и т.д.), причем повышенная кислотность крови, а тем более тотальный ацидоз, всегда опасны и прогностически неблагоприятны. Для спортивной же медицины особое значение имеет молочная кислота и ее соли, – лактаты, – поэтому под закисленностью здесь обычно подразумевается лактат-закисленность.
В основе энергетического обеспечения физической активности лежит расщепление аденозинтрифосфорной кислоты, достаточно известной даже неспециалистам (под аббревиатурой АТФ). В организме пополнение резервов АТФ происходит в рамках сложного биохимического процесса, суть которого – каскадная переработка глюкозы в последовательность органических кислот (лимонную, муравьиную и т.д.). Эта цепочка называется циклом лимонной кислоты, цитратным циклом или циклом трикарбоновых кислот, но чаще всего циклом Кребса, – по фамилии ученого, совместно с Ф.Липманом получившего в 1953 году Нобелевскую премию за исследование клеточного энергетического метаболизма.
Молочная кислота образуется на заключительных стадиях цикла и должна циклически же утилизироваться; за ее восстановление в гликоген отвечает печень. По мере необходимости происходит ферментация гликогена обратно в глюкозу – и все начинается сызнова. Впрочем, постичь все эти реакции способен только профессиональный биохимик, поэтому нет особого смысла описывать их подробно.
Вернемся к интересующему нас продукту метаболизма, а именно к молочной кислоте. Ее избыток приводит к развитию патологического симптомокомплекса, который очень тормозит развитие спортивных амбиций человечества, поскольку стоит, как Цербер, на страже мировых и олимпийских рекордов.
Причины
Молочную кислоту называют «кислотой мышечной усталости». При определенных условиях она действительно накапливается в мышечных тканях (в том числе в ткани миокарда) и нарушает их нормальное функционирование.
В большом спорте главной причиной мышечной лактат-закисленности выступает слишком интенсивный и, скажем так, нетерпеливый график тренировок, когда скорость наращивания нагрузок превышает природный темп энергообменных процессов в организме. Форсировать тренировки до бесконечности, а тем более давать организму взятки в виде допингов, – нельзя: и опасно, и, по большому счету, бесполезно. Хорошо еще, если дело ограничится очередным допинговым скандалом. Но можно попросту лишиться перспективного спортсмена как завоевателя мест и рекордов, – а заодно и всех тех немалых благ, моральных и материальных, которые не только ему полагаются за высшие спортивные достижения.
Симптоматика
Кратковременная лактат-закисленность слабой или умеренной выраженности может быть даже полезной. Например, в начале тренировочного цикла организм в ответ просто интенсифицирует и ускоряет метаболические процессы, вследствие чего мышечная ткань быстрее адаптируется, наращивая объем и силу. Но при хроническом и выраженном превышении допустимой концентрации молочной кислоты развивается специфический болевой синдром, который на спортивном сленге именуется неблагозвучным выражением «крепатура». Дальнейшее смещение рН в кислотную сторону окончательно блокирует мышечную сократительную функцию: «спина деревенеет», «ноги не идут», «руки не держат» и т.д.
Последствия хронической лактат-закисленности – резкий провал работоспособности, выносливости и результативности; ослабление иммунитета; миозит (воспаление мышечной ткани); остеопороз (истончение и дегенерация костной ткани, которая становится хрупкой; нетрудно догадаться, чем это оборачивается в спорте); непереносимость нагрузок, синдром хронической усталости, угнетение психоэмоциональной сферы. Но наиболее опасное и, к сожалению, распространенное среди спортсменов осложнение – гипертрофия миокарда с нарушениями проводимости, т.н. «спортивное сердце». Это одна из главных причин внезапной сердечной смерти, которая в большом спорте лидирует в структуре летальности.
Диагностика
Признаки лактат-закисленности достаточно специфичны, чтобы их легко распознал спортивный врач – особенно если общее состояние спортсмена, кислотно-щелочной показатель и биохимические параметры находятся под постоянным контролем.
Лечение
При появлении достоверных симптомов и маркеров лактат-закисленности тренировочные нагрузки следует кардинально снизить или приостановить. Важнейшую роль в коррекции кислотно-щелочного баланса играет также специальная диета, калорийная и «ощелачивающая». Назначаются препараты фосфора, магния, цинка, железа; гепатопротекторы; стимуляторы клеточного питания и регуляторы общего метаболизма, по показаниям могут применяться многие другие средства. Эффективна физиотерапия (массаж, водные процедуры и т.д.).
И все же лучше всего, разумней, безопасней – не допускать.
Почему при физических нагрузках в мышцах накапливается молочная кислота?
Молочная кислота образуется, когда мышцы не получают достаточно кислорода для создания энергии в процессе аэробного дыхания. Длительные периоды интенсивных тренировок могут привести к накоплению молочной кислоты из-за длительного недостатка кислорода в мышцах.
Индустрия здоровья и физических упражнений направлена на получение максимальной пользы от тренировок. Это включает в себя лучшие способы отдохнуть и дать организму восстановиться после нагрузок. Во многих блогах о тренировках и фитнесе неизменно упоминается молочная кислота, ее накопление в мышцах и ее влияние на работоспособность.
Что же такое молочная кислота и почему она вырабатывается только во время тренировок?
Что такое молочная кислота?
Бактерии и микробы, которые ферментируют продукты, те же самые, которые превращают сахар в алкоголь, также ответственны за образование молочной кислоты. Эти микробы ферментируют при недостатке кислорода, что означает, что они анаэробны.
Это брожение является для микробов способом получения энергии. Они съедают сахар, а затем, в результате ряда химических реакций (называемых метаболическими путями), этот сахар расщепляется для получения энергии. Это похоже на то, как при горении дерева образуется тепловая энергия, которую можно использовать для приготовления пищи (приготовление пищи можно рассматривать как работу, совершаемую огнем над пищей).
Как клетки (мышцы) производят энергию?
Людям и аэробным организмам для производства АТФ необходим кислород. Когда в организме имеется достаточное количество кислорода, мышцы (и другие клетки организма) расщепляют глюкозу для получения энергии в процессе, называемом гликолизом (glyco = глюкоза и lysis = распад). В процессе гликолиза образуется некоторое количество АТФ и молекула, называемая пируватом.
Весь этот процесс, от гликолиза до химических реакций в митохондриях, называется клеточным дыханием.
Как мышцы производят энергию без кислорода?
При нехватке кислорода работа митохондрий по производству энергии замедляется, и они не могут производить достаточное количество АТФ для питания перегруженных мышц.
Поэтому клетка, вместо того чтобы отправлять пируват в митохондрии, преобразует пируват в молочную кислоту. Это преобразование не создает АТФ напрямую, но позволяет продолжать гликолиз, который генерирует АТФ.
Для тех, кому нужны подробности биохимии
Как превращение пирувата в молочную кислоту помогает продолжению гликолиза? Это из-за химического вещества под названием НАД. Во время нескольких химических реакций гликолиза НАД (Никотинамидадениндинуклеотид) принимает электроны, превращаясь в НАДН. В присутствии кислорода этот НАДН попадает в митохондрии и помогает генерировать энергию. Однако при небольшом количестве кислорода НАДН мало что может сделать.
В то же время количество НАД, присутствующего в клетке, уменьшается. Без НАД клетка не может продолжать принимать электроны во время гликолиза, поэтому процесс останавливается. Однако реакция, которая превращает пируват в молочную кислоту, превращает НАДН в НАД, тем самым увеличивая концентрацию и позволяя гликолизу продолжать производить АТФ, который мышечная клетка может использовать для работы.
Почему во время тренировок в мышцах накапливается молочная кислота?
При длительных физических нагрузках мышцы продолжают испытывать недостаток кислорода, поэтому в них образуется все больше молочной кислоты. Эта быстрая и легкая форма энергии поддерживает мышцы в тонусе, но также приводит к накоплению молочной кислоты в мышцах.
В противовес этому, несколько исследований не обнаружили достаточно существенной связи между накоплением молочной кислоты и мышечной усталостью. Некоторые исследователи предположили, что причиной мышечной усталости являются ионы калия, выходящие из мышечных клеток, в то время как другие предположили, что причиной боли являются вызванные физической нагрузкой травмы и последующее воспаление.
Таким образом, вопрос о том, играет ли молочная кислота какую-либо роль в мышцах и насколько хорошо они функционируют, все еще не решен!
Почему возникает боль после тренировок
Логично предположить, что тяжесть, дискомфорт, судороги и боли в таких случаях – это результат усиленной/чрезмерной работы мышц.
Основные причины болевого синдрома
Выделение молочной кислоты
При повышенных нагрузках молочная кислота начинает активно вырабатываться и накапливаться в мышечных тканях. Это естественный процесс, связанный с физиологией, поскольку молочная кислота является специфическим ее побочным продуктом. Выведение из тканей побочных продуктов и есть причина появления различных негативных ощущений:
Повторение занятий приводит к еще большему образованию кислоты. Выведение продуктов распада занимает определенное время (примерно сутки). Накопление в мышцах молочной кислоты и ее выведение доставляет боли и дискомфорт, но при этом не является опасным для организма процессом.
Запаздывание боли
В некоторых случаях человек начинает испытывать боли не сразу. Проходит несколько дней после тренировки и вдруг появляется боль. Это происходит из-за многочисленных микротравм мышц. Травмированные мышечные волокна заставляют организм принимать экстренные меры. Происходит активизация защитных сил с повышением продуцирования определенных гормонов. Все это необходимо для быстрейшего избавления тканей от продуктов распада. Постепенно происходит восстановление поврежденных волокон. Примерно через четыре тренировки боль уходит. Специалисты рекомендуют смену нагрузок и вариабельность интенсивности тренировок.
Повышение реактивности
Тяжелые нагрузки дают боль и судороги из-за водно-солевого дисбаланса. Профилактическая мера – это растяжки после и до занятий, а также пополнение дефицита солей и воды во время и после тренировок.
«Осторожно, чрезмерные нагрузки!»
Предупрежден – значит, вооружен
Матвеев А.А.: «О благотворном влиянии спорта кричат на каждом углу, но как врач я считаю честной игрой привести вам обратные примеры из нашей практики. Среди наших пациентов очень много спортсменов. Распространено убеждение, что занятия спортом всегда сопровождаются болью, а травмы на начальной стадии обычно дают минимальные ощущения дискомфорта и не мешают продолжать тренировки. В результате спортсмены не обращают внимания на проблему, считая ее нормальной частью тренировочного процесса».
В результате чрезмерных нагрузок страдают наши суставы и их «ближайшее окружение». Существуют разные виды травм. Они могут затрагивать связки, кости, хрящи, суставные сумки и нервы – по отдельности или в комбинации. Мягкие ткани повреждаются в результате чрезмерного растяжения, скручивания, изгибания или воздействия ударной силы и реагируют на это воспалением. Нервы, обслуживающие ткани, в свою очередь, сигнализируют о повреждении болью – это неприятный, но абсолютно необходимый механизм телесной защиты, который предупреждает нас о возникновении серьезной проблемы.
Но не все сразу обращают внимание на проблему.
Со временем повторные травмы и воспаления берут свое и вызывают дегенерацию затронутых структур, что приводит к хроническим болям и дисфункции. К этому моменту естественным путем ткани уже не восстанавливаются. В них происходят необратимые изменения, они перерождаются, и повреждение становится неизлечимым. Если затрагивается сустав, то на конечной стадии нехирургические методы лечения уже не позволяют снять болевой синдром, поэтому часто единственным выходом является операция по замене сустава.
К числу перегрузочных травм можно отнести бурсит, деформацию, импинджмент (синдром соударения), воспаление, гипермобильность суставов, усталостные переломы и тендиниты.
Некоторые травмы у спортсменов носят конкретные названия: «колено бегуна», «локоть теннисиста». Велосипедисты сталкиваются с проблемами в тазобедренном суставе, причина – нарушение кровообращения в тазобедренной зоне. Футболисты и горнолыжники чаще других сталкиваются с повреждением и разрывом связок коленного сустава. Этот список можно дополнять и дополнять…
Каждый второй случай в нашей практике – это разрыв и повреждение связок коленного сустава. В таких случаях мы проводим артроскопию, чтобы восстановить связки коленного сустава.
ЧТО ВАЖНО ЗНАТЬ О СВЯЗКАХ, МЫШЦАХ И СУХОЖИЛИЯХ
Разрыв связок и повреждение сухожилий
Сухожилия и связки – это пучки волокнистой соединительной ткани, которые скрепляют части нашего тела. Надрывы связок и сухожилий называют растяжением. Более серьезной травмой является их полный разрыв. Разрывы связок и сухожилий запускают воспалительный процесс, сложный каскад биохимических реакций на клеточном уровне, который используется организмом для восстановления поврежденных тканей. Также при этом повреждаются сосуды, что приводит к кровотечению, и нервы, что становится причиной возникновения болевых ощущений, порой очень сильных.
Покой и иммобилизация – необходимые условия для заживления травмы. В течение нескольких дней запускается процесс восстановления тканей. На месте повреждения начинает образовываться грануляционная ткань. Грануляционная ткань содержит макрофаги, фибробласты, сосудистый фактор роста и клеточные факторы, которые восстанавливают поврежденные ткани. Примерно на пятый день начинается образование нового коллагена – основного компонента связок и сухожилий. На раннем этапе процесс протекает неорганизованно, но по мере того как образующийся коллаген переплетается с существующими волокнами сухожилия, он принимает форму нормального сухожилия. На заключительном этапе процесса заживления коллаген формирует васкуляризованную фиброзную ткань, и целостность связки или сухожилия в месте разрыва восстанавливается.
Перегрузка мышц
Перечисленные виды травм – всего лишь некоторые из стандартных травм профессиональных спортсменов. Лучшие способы предотвратить их – предвидеть и избегать.
Молочная кислота в мышцах: что это и почему она образуется
Во время тяжёлой тренировки или на гонке, вероятно, вы чувствовали что-то наподобие ожога в ваших мышцах. Многие считают, что именно молочная кислота – причина мышечной боли и усталости. Но часто спортсмены-любители путаются, от чего именно болят их мышцы. Цель этой статьи – доступно рассказать о данном природном соединении и его влиянии на организм человека.
Что такое молочная кислота и лактат
Существует разница между молочной кислотой и лактатом. Лактат – это составная часть молочной кислоты. Молочная кислота состоит из, собственно, кислоты и молекулы лактата. Она является результатом распада глюкозы, которая выступает главным источником углеводов в организме человека, а значит – энергии для мышц во время физической нагрузки.
Вывод такой: молочная кислота нам очень нужна, это топливо для мышц. Кроме того, молочная кислота – это естественный защитный механизм, который не даёт спортсмену переусердствовать и нанести себе непоправимый ущерб.
О пользе молочной кислоты было написано в статье Университета Нью-Мексико «Биохимия метаболического ацидоза, вызванного физической нагрузкой». Профессор Роберт Робергс приводит убедительные аргументы, говоря, что если мышцы не будут продуцировать лактат, ацидоз и мышечная усталость наступят быстрее.
Почему и при каких тренировках образуется молочная кислота
Молочная кислота в мышцах человека вырабатывается постоянно, но организм в спокойном состоянии успевает её удалить. Характерная же боль в мышцах свидетельствует об избытке кислоты, который, в свою очередь, появляется при интенсивной нагрузке, когда продуктов распада поступает гораздо больше того, что организм способен удалить. Если точнее, она начнёт накапливаться в мышцах, когда спортсмен работает выше анаэробного порога (он обычно считается равным 80-90% от максимальной ЧСС).
Во время такой интенсивной нагрузки молочная кислота распадается на «хороший» лактат, который превращается в топливо для организма, и «плохие» ионы водорода. Ионы водорода вредны, потому что они понижают кислотность мышц, снижая мышечную эффективность и вызывая жжение.
Однако боль на протяжении нескольких дней от молочной кислоты – это миф. Она исчезает из организма спустя несколько часов после физической нагрузки.
Процесс выработки молочной кислоты со временем, при последовательных тренировках, остаётся тем же, что и без физнагрузок, просто мышцы спортсмена, становясь выносливее и сильнее, проходя адаптацию к нагрузкам, используют топливо гораздо эффективнее. Именно для этого нужны тренировки ниже лактатного порога.
Лактатный порог
Лактатный порог означает переход от аэробной нагрузки к анаэробной. Аэробные тренировки не улучшают способность эффективно удалять лактат, потому что в таком состоянии ваше тело получает достаточно кислорода для его переработки. Для улучшения спортивных результатов необходимо включение в программу анаэробных упражнений, а тренироваться нужно на уровне или чуть ниже лактатного порога.
У каждого человека индивидуальное значение максимального пульса. Если это 205 ударов в минуту, то порог лактата будет примерно на 185 ударах в минуту, то есть аэробные тренировки окажутся в зоне между 125 и 185 ударами. Всё, что выше, – анаэробная зона.
Так каков же будет темп бега на лактатном пороге? Это можно определить в лаборатории, сделав лактатный тест, в рамках которого вы будете постепенно увеличивать темп, а лаборант на каждой отсечке будет брать у вас кровь, из которой и определит уровень лактата при данной нагрузке.
Но если возможности точно узнать свой порог нет, то для «лактатных» тренировок считается наиболее подходящим ваш гоночный темп на 5 км + 8-15 секунд на километр или же соревновательный темп на 10 км + 5-10 секунд. Большинство ведущих тренеров считает, что нужно регулярно совершать от 20 до 40 минут бега в темпе лактатного порога. К слову, именно такие тренировки называют темповыми.
Однако важно понимать, что выполнение лишь одних темповых работ не поможет вам достичь успеха в наращивании лактатного потенциала. Гораздо лучше и продуктивнее пробовать различные скоростные тренировки. Например, в одни дни бегайте темп в течение 20-40 минут, в другие дни бегайте короткие быстрые отрезки. Лишь вкупе эти тренировки увеличат вашу способность переносить лактат.
Связаны ли молочная кислота и боль в мышцах после бега
Еще в 1980-х годах было проведено исследование, чтобы преднамеренно вызвать боль в мышцах испытуемых. Ученые пытались ответить на вопрос, связана ли молочная кислота с болезненностью мышц.
Концентрация молочной кислоты была значительно увеличена во время бега по ровной дороге, но сами испытуемые не ощущали сильных мышечных болей после тренировки. У группы бегунов, которые бегали при отрицательном уклоне, не было повышено содержание молочной кислоты, но они испытывали значительную отсроченную болезненность мышц.
Откуда появлялась эта боль, возникающая через 24-48 часов после тренировки? Не от повреждений и микроразрывов мышц, а от восстановления. Да, мышцы повреждены, но боль возникает из-за того, что в организме идет удаление повреждённых мышц. Как это происходит?
У мышечной клетки повреждается внешняя мембрана, после чего клетка лопается, а выходящая из неё жидкость приводит к отёку мышцы. В течение 2-3 дней после тренировки нервные окончания более чувствительны, именно поэтому мы чувствуем сильный дискомфорт во время движения повреждённых мышц.
Но такая боль – это нормально, она не является травмой. После того, как мышцы восстановятся, вы станете сильнее и улучшите свои спортивные результаты, только не забывайте о регулярности занятий.
Другими словами, после одной тренировки бега по холмам вы не станете сильнее, если следующая подобная работа случится через месяц и более. Впрочем, если боль всё такая же сильная даже спустя 48 часов, это сигнал о том, что с нагрузкой вы зашли слишком далеко.
Как вывести молочную кислоту из мышц
Мифы и заблуждения о молочной кислоте
1. Мышцы болят из-за молочной кислоты
Про первый миф мы уже написали выше. Молочная кислота всегда рассматривалась как побочный продукт метаболизма глюкозы для производства энергии и ненужный продукт, который вызывал жжение в мышцах. Что бы ни говорили, а молочная кислота – это не источник боли в ваших мышцах на 2-3 день после занятий спортом. Но почему миф о том, что молочная кислота и есть главный злодей, настолько устойчив и распространён?
Источник такого неверного толкования – эксперимент, проведённый в 1907 году на извлечённом из организма сердце лягушки. Ученые обнаружили, что сердце, которое не получало кислорода, при разряде током вырабатывало лактат. Когда же кислород поступал, то и лактат исчезал.
Был сделан вывод, что если мышца получает недостаточно кислорода, работая в условиях кислородного долга, в организме повышается кислотность из-за выделения лактата, что и вызывает мышечную усталость, но это оказалось ошибкой на основе связанных событий.
А вот то, что молочная кислота является топливом для мышц, станет известно позже – в 1970 году. Тогда учёные Калифорнийского Университета смогли доказать, что выработка молочной кислоты у человека происходит нон-стоп.
К примеру, вы же чувствуете боль не только после гонки, но и после длительных, малоинтенсивных упражнений, когда вырабатывается очень мало лактата. Мышечная болезненность на самом деле вызвана простым механическим повреждением мышечных волокон и воспалением.
2. Молочная кислота «закисляет» мышцы
Второй миф: молочную кислоту винят в «закислении» мышц, но вины её в этом нет. На работу мышц влияние оказывает повышенная кислотность тканей, однако это настолько сложное явление, в котором задействовано множество процессов, что мы не будем нагружать читателя такой информацией.
3. У элитных спортсменов меньше молочной кислоты
Третий миф: лучшие в своем классе спортсмены производят меньше молочной кислоты. Это могло бы быть правдой, если бы лактат являлся отходом, вызывающим усталость и никак не влияющим на физическую работоспособность.
По всей вероятности, причина того, что во время интенсивных упражнений в крови элитных, лучших, спортсменов меньше лактата, заключается не в том, что их мышцы производят его мало, а в том, что они более эффективно его используют. Если у среднего спортсмена 75% лактата сгорает в митохондриях как прямое топливо для сокращения мышц, а 25% выходит в кровоток, то у спортсменов мирового ТОП-уровня 85% лактата сжигается и только 15% просачивается в кровоток.
Что же делать со всей этой отсроченной болью, если за неё ответственна не молочная кислота? Ответ прост: дайте своему организму время, и он сам залечит раны. А чтобы избежать такой боли, нужно лишь осторожно подходить к выполнению новых упражнений. Исследования, кстати, говорят, что растяжка ни до, ни после тренировки никак тут не поможет.