Мышечное сокращение связано со скольжением белковых нитей актина относительно миозина. Молекулы миозина имеют округлые «головки», которые под влиянием нервного импульса присоединяются к двум филаментам актина. Те, в свою очередь, начинают скользить по направлению друг к другу, что и вызывает сокращение всей мышцы. При мышечной работе расходуется энергия, источником которой является АТФ. Для его получения жизненно важна глюкоза, которая запасается в мышцах в виде сложного углевода гликогена. Кроме того, работающие мышцы способны извлекать глюкозу из кровеносного русла. При этом растёт уровень гормона глюкагона, который, с одной стороны, способствует распаду гликогена до глюкозы в печени, а с другой – дополнительному её синтезу; в результате обоих процессов уровень глюкозы в крови повышается. Второй вариант получения энергии для мышечного сокращения – из жирных кислот. Они могут браться из двух источников – жиров, которые находятся непосредственно в работающей мышце, и тех, что поступают из жировых депо. Мышцы способны получать энергию аэробным или анаэробным путём. Для того чтобы из глюкозы, жирных кислот и других пищевых молекул извлечь энергию аэробным путём, клетки используют кислород (глава 2.1). Это наиболее эффективный путь, при котором из энергетических субстратов можно выжать максимальное количество АТФ. Анаэробный (бескислородный) путь получения энергии возможен только для глюкозы. При нагрузках высокой интенсивности, когда требуется много энергии, лёгкие, сердце и сосуды не могут быстро и полно удовлетворить потребность мышц в кислороде, поэтому включается анаэробный путь. Он не такой эффективный, как аэробный, зато позволяет мгновенно получить необходимую энергию. Чем выше интенсивность нагрузок, тем больше используется глюкоза, а не жирные кислоты. Напротив, нагрузки умеренной интенсивности позволяют эффективно использовать аэробное окисление энергетических молекул. Продолжительность тренировки тоже влияет на ведущий источник энергии. Примерно через десять минут от начала нагрузки возрастает использование в энергетических целях жирных кислот. Их концентрация в крови увеличивается в два – три раза. Приблизительно через двадцать минут от начала умеренной нагрузки часть запасов гликогена будет израсходована, и мышцы примутся экономить глюкозу и ещё активнее расщеплять жиры. Жировые клетки начинают «сдуваться» уже через двадцать минут непрерывной нагрузки. Более тренированные мышцы способны лучше использовать жирные кислоты. Это увеличивает продолжительность мышечной работы. Что касается аминокислот в качестве источника энергии для мышечной работы, то они идут в дело, если запасы глюкозы недостаточны или с едой поступает слишком много белков. В основном организм использует аминокислоты для строительства и обновления мышечных тканей. Для этого необходимо получать из пищи полноценные белки, содержащие весь набор незаменимых аминокислот. Даже для атлетов потребности в белке могут быть наилучшим образом удовлетворены с помощью еды, без использования белковых или аминокислотных добавок. Второе необходимое условие для роста мышц – физическая активность. Невозможно стать мускулистым, лёжа на диване и поедая бифштексы с кровью. Синтез белков происходит под влиянием физических нагрузок как ответная реакция на них в течение минимум 24 часов после мышечной работы. Увеличивается не только сила, но и объём мышц – разумеется, в пределах, обусловленных наследственностью. Это состояние называется мышечной гипертрофией. Если физических нагрузок нет, процесс идёт в противоположную сторону – количество и функциональные параметры мышечных тканей снижаются, мышца атрофируется. Сердце, лёгкие, физкультура Кислород при дыхании поступает в лёгкие, а затем из лёгочных альвеол, которые густо оплетены капиллярной сетью, проникает в кровь. Здесь кислород связывается с белком гемоглобином, который находится в красных кровяных клетках – эритроцитах. Сердце и сосуды обеспечивают доставку крови, обогащённой кислородом, к мышцам. Затем кислород попадает в энергетические станции мышечных клеток – митохондрии, где принимает участие в образовании АТФ. Что происходит с сердцем и лёгкими во время физической нагрузки? Очевидно, что энергии, а значит, и кислорода, мышцам нужно значительно больше, чем в покое. Поэтому дыхание учащается и углубляется, увеличиваются частота сердечных сокращений (ЧСС) и ударный объём крови, то есть то её количество, которое подаётся сердцем за одно сокращение. Растёт и сердечный выброс – объём крови, который сердце может перекачать за минуту. Регулярные аэробные нагрузки повышают кардиореспираторную выносливость. Для этого они должны в достаточной степени увеличивать ЧСС и вовлекать в движение крупные группы мышц. К таким нагрузкам относятся быстрая ходьба, плавание, катание на лыжах, коньках, велосипеде, спортивные игры, аэробика и так далее. Уровень кардиореспираторной тренированности определяется максимальным потреблением кислорода (VO2 max) во время нагрузки. Это предельное количество кислорода, которое сердечно-сосудистая система может дать работающим мышцам, и оно постепенно увеличивается при регулярной аэробной активности. Сердечная мышца становится тренированнее и сильнее, и поэтому подаёт больший объём крови за одно сокращение. ЧСС в покое уменьшается, поскольку то же количество крови сердце может перекачать за меньшее число сокращений. Улучшается лёгочная вентиляция, дыхание становится более эффективным. Облегчается циркуляция крови по венам и артериям, снижается периферическое сопротивление сосудов и артериальное давление в покое. В тренированной мышце увеличивается количество митохондрий и капилляров, это улучшает кровоснабжение и повышает выносливость мышц за счёт более эффективного использования жирных кислот в качестве источника энергии. Хорошее состояние сердца, лёгких и сосудов снижает риски сердечно-сосудистых болезней. Остеопороз – деминерализация костей, вызывающая их повышенную пористость и хрупкость. В основном остеопороз характерен для пожилого возраста. Мышца состоит из мышечных волокон, которые, в свою очередь, содержат миофибриллы. Миофибриллы построены из двух белков – актина и миозина, которые представляют собой нитевидные структуры – филаменты. Основная работа мышцы – сокращаться. Для мышечного сокращения используется энергия АТФ. Митохондрии – внутриклеточные структуры, обеспечивающие образование АТФ по аэробному механизму. Они способны к самовоспроизводству, то есть при увеличении потребности в энергии могут делиться. Для определения кардиореспираторной подготовленности используют тестирование с постепенным увеличением физической нагрузки. Максимальная аэробная мощность соответствует наибольшей утилизации кислорода, который работающая на пике своих возможностей сердечно-сосудистая система подаёт мышцам во время нагрузок. 5.2. Какая активность подходит вам? Бегом к инфаркту Когда ранним утром я выхожу из дома, мне навстречу бежит грузный мужчина лет сорока пяти. Думаю, он бегает, чтобы похудеть. Не лучшая идея делать это вдоль оживлённой дороги, вдыхая токсичные вещества, да и покрытие из плитки никак не смягчает ударные нагрузки на суставы и позвоночник. Красное, усталое лицо его залито потом, он напряженно дышит, но не сдаётся. В данном случае признаки утомления говорят о том, что тренировка неадекватна и даже потенциально опасна для занимающегося (табл. 5.1). Бег – это интенсивная нагрузка, которая хороша лишь для молодых, здоровых и хорошо тренированных людей. К сожалению, бегать обычно начинают, когда появляются проблемы со здоровьем или с весом. Таблица 5.1. Внешние признаки утомления Московский спортивный врач Светлана Руненко в своём исследовании людей, занимающихся в фитнес-клубах, выяснила, что большая часть посетителей стремится к высокому уровню нагрузок, даже если у них нет никакого опыта занятий. При этом восемь из десяти имеют те или иные отклонения в состоянии здоровья. Мой совет абсолютно всем, кто начинает заниматься и хочет сделать свои тренировки не только более безопасными, но и более эффективными, – обратиться сначала за консультацией к спортивному врачу. Это специалист, который разбирается в физиологии и биомеханике физической активности; кроме того, может оценить состояние вашего здоровья и уровень адаптивных возможностей. Тренеры не могут и не должны заменять спортивного врача или диетолога – просто потому, что не имеют надлежащего образования и подготовки. Специалисты Американской ассоциации спортивной медицины (ААСМ) рекомендуют обращаться к врачу, если есть два и более фактора риска из перечисленных ниже: 1. Вы мужчина старше 45 лет или женщина старше 55 лет. 2. Вы курите или бросили курить в последние полгода. 3. Ваше давление 140/90 мм рт. ст. и выше или вы принимаете лекарства от гипертонии. 4. У вас выявлены изменения в липидном профиле. 5. Ваш брат или отец до 55 лет, ваша мать или сестра до 65 лет перенесли инфаркт или операцию по восстановлению проходимости кровеносных сосудов. 6. Вы малоактивны: физические нагрузки умеренной интенсивности случаются реже трёх дней в неделю и продолжаются менее 30 минут. 7. У вас предиабет (нарушение гликемии натощак или нарушение толерантности к глюкозе). 8. Ваш ИМТ больше или равен 30 или имеет место абдоминальное ожирение. В нашей стране уровень сердечно-сосудистой заболеваемости выше, поэтому я рекомендовала бы обращаться к врачу до начала активных занятий мужчинам с сорока лет, женщинам с пятидесяти, и в любом возрасте, если имеются какие угодно хронические заболевания или подозрение на них. Например, врач обязательно спросит о боли и дискомфорте в левой или средней части груди, шее, левом плече или левой руке в покое и при нагрузке. Надо учитывать состояние позвоночника и суставов, перенесённые травмы и операции. Если вы не знаете, какое у вас давление, сахар и липиды, самое время их проверить. Цели и средства Все мы чего-то хотим от занятий. Лучше себя чувствовать, прокачать сердце и лёгкие, получить более красивую фигуру, похудеть, стать более здоровыми, сильными, гибкими, нарастить мышечную массу и так далее. Для каждой из этих целей врач подберёт не только правильные нагрузки, но и надлежащую их продолжительность и интенсивность. Существует миф о том, что можно с помощью специальных упражнений уменьшить количество жировых тканей в определённых областях тела. Поэтому бÓльшая часть занимающихся ради фигуры до посинения прорабатывают «проблемные зоны» в тренажёрных залах. Таким образом можно укрепить мышцы, но никакое локальное похудение невозможно просто потому, что при нагрузках расходуются общие запасы жировых депо (глава 5.1). Теннисист гораздо активнее работает ведущей рукой, однако толщина кожной складки (и содержание подкожного жира) на обеих его руках одинаковы. Физические нагрузки должны убивать сразу нескольких зайцев. Не фокус похудеть ценой здоровья, но, сделав всё грамотно, можно улучшить и фигуру, и здоровье. Нельзя руководствоваться идеей, что чем тяжелее, тем лучше. Что «без боли нет результата», а цель оправдывает средства. Физические нагрузки так же, как и питание, должны подбираться индивидуально, быть комфортными и адекватными. Интенсивность нагрузки – одна из наиболее важных характеристик, потому что позволяет правильно её дозировать. Для этого используют определение целевой зоны пульса. В границах ЧСС от 110 до 170 уд/мин существует прямая зависимость мощности нагрузки от количества сердечных сокращений. Сначала определим максимально допустимую ЧСС. Для здоровых людей её можно приблизительно рассчитать по формуле 220 минус возраст в годах. Так, для тридцатилетнего мужчины максимальная ЧСС будет 190 уд/мин. Это среднее значение, в реальности оно может колебаться от 157 до 223 уд/мин. Чтобы точно определить максимальную ЧСС каждого человека, используют тестирование с постепенным увеличением физической нагрузки под контролем ЭКГ. Это необходимо делать у людей старшей возрастной группы (в нашей реальности это женщины старше 50 и мужчины старше 40 лет), у людей с нарушениями в работе сердечно-сосудистой системы и с плохими функциональными тестами. Интенсивность нагрузки определяется в процентах: 50–60 % от ЧСС макс. – лёгкая нагрузка, вводная и заключительная часть в более интенсивных тренировках. 60–70 % от ЧСС макс. – умеренная нагрузка, при достаточной продолжительности которой максимально расходуется жир из жировых депо. 70–80 % от ЧСС макс. – более интенсивная нагрузка, способствующая тренировке сердца и лёгких, росту общей выносливости и физической работоспособности. 80–90 % от ЧСС макс. – это высокоинтенсивная нагрузка для хорошо тренированных людей. 90–100 % от ЧСС макс. – максимальная нагрузка, в основном для тестирований и соревнований. Опасная для здоровья зона. Мы видим, что для целей большинства людей подходят нагрузки умеренной интенсивности с целевой зоной пульса 60–80 % от максимальной ЧСС. Для того чтобы придерживаться заданной интенсивности, используют мониторы сердечного ритма (пульсометры), обычно состоящие из нагрудного датчика и часов. Они подают звуковой сигнал, если вы выходите за пределы рекомендованной ЧСС. Монитор обрабатывает и записывает информацию, это позволяет оценить тренировку и восстановительный период. Кроме того, надо хотя бы один раз до и после тренировки снять электрокардиограмму (ЭКГ) и регулярно измерять артериальное давление. Если в ходе занятия появляются боль, дискомфорт, одышка, головокружение, вы должны остановиться. А затем обязательно показаться врачу. Если вы практикуете самостоятельные умеренные нагрузки вроде быстрой ходьбы и пока не обзавелись пульсометром, примерно определить её интенсивность вам помогут данные Центра контроля и профилактики заболеваний США (табл. 5.2). Ходьба – это наиболее универсальная и доступная нагрузка, которую легко можно включить в повседневную жизнь. Для неё нужна специальная обувь. Таблица 5.2. Определение интенсивности физической нагрузки Функциональные тесты Ещё одним способом определить реакцию сердца и сосудов на физическую нагрузку являются функциональные пробы. Одна из наиболее простых – проба Мартине – Кушелевского. По меняющимся после дозированной нагрузки показателям пульса и давления (систолического и диастолического) судят о функциональных возможностях сердечно-сосудистой системы. Для измерений удобно использовать электронный тонометр, который показывает и частоту сердечных сокращений. Сначала данные измеряют несколько раз в покое и записывают средние значения. Затем, не снимая манжеты тонометра, человек делает 20 приседаний за 30 секунд. Лучше воспользоваться помощью ассистента, который будет отсчитывать приседания. Они должны быть полными. Сразу же после окончания нагрузки на первой, второй, третьей минуте несколько раз измеряется пульс и артериальное давление. У здоровых людей с хорошими функциональными возможностями происходит увеличение ЧСС на 60–80 % от исходной величины, повышение систолического давления на 15–25 % и некоторое снижение диастолического давления. Восстановительный период, при котором давление и пульс возвращаются к показателям покоя, занимает не более трёх минут. При гипертоническом типе реакции систолическое давление повышается больше чем на 30 %, может быть также подъем диастолического давления больше чем на 15 %. Показатели АД и ЧСС не возвращаются к норме за три минуты. Это неадекватный тип реакции сердечно-сосудистой системы на нагрузку. Он требует индивидуального подбора нагрузок врачом. Интенсивные тренировки категорически не рекомендуются! Астенический тип реакции сопровождается значительным повышением ЧСС при почти не меняющемся артериальном давлении. Требуется больше трёх минут, чтобы пульс восстановился. Это неэкономный тип реагирования на нагрузку, он требует достаточно продолжительного подготовительного периода с более щадящими нагрузками. Интенсивные нагрузки не рекомендуются.