Эксперимент во вниифк и объяснение его результатов
Скачать 413.15 Kb.
|
Слайд 10. Схема вывода и утилизации лактата и ионов водорода. Поскольку в первую очередь для повышения выносливости на большой мощности, нужно поддерживать приемлемый уровень закисления в мышце, рассмотрим механизмы, за счет которых это возможно. На рисунке схематично представлены гликолитические мышечные волокна (ГМВ), окислительные мышечные волокна (ОМВ), межклеточное пространство (интерстиций), капилляр с кровью и кровеносная система, разносящая лактат в другие мышцы и органы. Скорость образования продуктов гликолиза зависит от поддерживаемой мощности работы и доли гликолиза в энергообеспечении мышечной клетки. Образующийся лактат и ионы водорода могут выводиться из клеток гликолитических мышечных волокон, что задерживает наступление отказа. Скорость вывода продуктов гликолиза зависит от множества факторов. Небольшая часть ионов водорода и лактата утилизируется в митохондриях или нейтрализуется буферными белками в самой клетке ГМВ. Основная часть ионов водорода и лактата с помощью транспортных белков MCT1, MCT4, NHE и других выводится в интерстиций. (Как есть белки - ионные насосы, так есть множество белков, встраивающихся в мембраны клеток и также выполняющих транспортную функцию для различных веществ. В транспорте лактата и ионов водорода участвуют вышеперечисленные белки.) Скорость перемещения зависит от разницы концентраций и сильно зависит от количества транспортных белков на мембране клетки. Затем частично продукты гликолиза попадают с помощью транспортных белков в соседние окислительные МВ, где утилизируются. Частично попадают в кровь, где растворяются в плазме крови и поглощаются эритроцитами. Ионы водорода также частично нейтрализуются бикарбонатом, содержащимся в крови (это еще одна часть буферной системы организма). С кровотоком лактат и ионы водорода переносятся к другим потребителям, способным утилизировать их, – мышцам, сердцу, печени и т.п. То есть скорость нарастания концентрации ионов водорода в гликолитической мышечной клетке (что приводит к отказу) может быть сильно снижена, если мы повысим скорость остальных описанных процессов – вывода из ГМВ, поглощения в соседних ОМВ, проникновения в кровь и системной утилизации. Чем больше плотность транспортных белков – быстрее перемещение. Чем быстрее поглощение соседними ОМВ – тем больше разница концентраций внутри и снаружи ГМВ – быстрее выход из ГМВ. То же самое с кровью. Чем быстрее кровь уносит ионы водорода и лактат из мышцы, тем ниже концентрация в интерстиции – быстрее выброс из ГМВ. Митохондрии можно рассматривать как буферную систему для ионов водорода, неограниченной емкости, но с ограниченной скоростью поглощения. Кроме митохондрий, есть другие буферные механизмы внутри клетки. Эти буферные механизмы в отличие от митохондрий обладают конечной емкостью. Емкость буферных систем мышц зависит от концентрации бикарбоната, фосфатов, и ряда белков (например, карнозина). Прирост буферной емкости мышц у квалифицированных спортсменов возможен примерно на 15-20% после 4-х недель интенсивных тренировок. Буферные системы в совокупности могут задержать развитие утомления на 30-60 секунд на мощности МПК (это общие возможности буферной системы, а не прибавка времени, обеспечиваемая специализированными тренировками, она гораздо скромнее). Слайд 11. Скорость адаптаций, на чем был построен эксперимент. Был проведен анализ литературы для того, чтобы определить примерные временные рамки и величину реакций на тренировки тех факторов, от которых зависит скорость вывода ионов водорода и лактата из гликолитических мышечных волокон. Выяснилось следующее: Концентрация белков МСТ1, МСТ4 может повышаться уже через 2 часа после нагрузки. Повышенная концентрация белков МСТ1, МСТ4 держится до 7-8 дней (на основании этих данных был выбран минимальный период между первым и повторным тестированием, чтобы избежать влияния первого тестирования). Содержание иРНК белков МСТ1, МСТ4 повышается через 2-10 часов после нагрузки. Соответственно, вслед за этим разворачивается синтез этих белков. Для генов быстрого ответа возможно повышение количества соответствующих белков уже через 6 часов. Быстрое повышение плотности транспортных белков на мембране мышечных клеток возможно также в результате перемещения белков из внутриклеточных депо под воздействием упражнений. Это белки-транспортеры лактата, глюкозы, жирных кислот, белки натрий-калиевых насосов и многие другие. В ряде работ фиксировалось повышение плотности транспортных белков МСТ на мембранах после нагрузки до того, как повышалась концентрация соответствующих этим белкам иРНК. Это давало основания предположить, что этот механизм сработает и в нашем эксперименте. Для повышения плотности транспортных белков достаточно даже упражнений на мощности 60-75% от МПК, поэтому выбрали экспериментальную нагрузку на мощности АнП, потому что ее легко определить индивидуально по результатам первого теста. Содержание альбумина в плазме крови существенно повышается уже через 5-6 часов после нагрузки на уровне АнП, если при этом после тренировки сохранять вертикальное положение тела. При соответствующем питьевом режиме к этому времени возможно повышение объема плазмы крови, соответственно повышение кровотока в капиллярах, выноса лактата и ионов водорода из мышц. Повышенный объем плазмы крови держится примерно 24 часа. Наблюдается повышение уровня фермента цитрат синтазы (CS) в мышцах на 50% уже через час после 30-ти минутной субмаксимальной нагрузки, что может повысить аэробные возможности мышц. При планировании эксперимента мы рассчитывали, что подводящая тренировка вызовет быстрые адаптации, которые существенно ускорят вывод лактата из гликолитических волокон, и их влияние проявится в достаточной мере уже через 5-6 часов. Повышение плотности транспортных белков ускорит как вывод лактата из гликолитических волокон, так и скорость его поглощения окислительными волокнами. Не забываем, что лактат выводится вместе с ионами водорода, которые ответственны за наступление отказа. Ускоренное поглощение лактата и ионов водорода соседними окислительными волокнами во-первых, снизит выход лактата в кровь, а во-вторых, будет снижать концентрацию в межклеточном пространстве, поэтому скорость вывода лактата из ГМВ также повысится. В результате повышения объема плазмы крови концентрация лактата в ней должна снизиться, а скорость кровотока немного возрастет, что увеличит разницу концентраций лактата между мышцами и кровью, и будет способствовать повышению скорости его вывода из мышц в кровь. В конечном итоге скорость накопления ионов водорода в мышце снизится, а время работы и скорость в тесте должны возрасти, что мы и наблюдали. С первым результатом эксперимента мы разобрались. Перейдем ко второму. На самом деле большинство этих закономерностей было использовано ранее для разработки одной из схем подводки к соревнованиям, в которой похожая на наше экспериментальное воздействие тренировка применялась как заключительный этап подводки. В эксперименте мы хотели посмотреть, что определило эффективность такой подводки, и насколько соответствует действительности наше понимание процессов, какие факторы были переоценены или недооценены. А в этой презентации хотелось показать, как такого рода данные можно использовать для оптимизации тренировочного процесса. Слайд 12. Снижение лактата в крови. Мы предполагали, что должно быть незначительное снижение уровня лактата в крови по сравнению с кривой лактата в первом тестировании за счет повышения объема плазмы крови и увеличенного поглощения лактата ОМВ в самих работающих мышцах. Существенное снижение лактата у экспериментальной группы стало для нас сюрпризом. На рисунке приведены графики кривых лактата четверых участников, отобранные, чтобы показать весь спектр реакций. Но в целом наиболее типичные кривые верхних графиках. Кривые лактата показаны розовым цветом и прерывистыми линиями. Более темная линия соответствует первому тесту, бледная – второму. Характерно, что точки, соответствующие концентрации лактата в крови 4 ммоль/л, сместились в сторону большей скорости Изменение кривой лактата соответствует тому, что происходит при наборе спортивной формы. Лактат в крови растет более плавно (скорость вывода высокая, но до определенного момента он ускоренно утилизируется в самой мышце). После повышения скорости гликолиза, повышенная скорость вывода приводит к более резкому росту лактата в момент отказа и в первые минуты после него.. Это соответствует результату одного эксперимента, в котором проводились тренировки, стимулирующие повышение плотности транспортных белков. За счет ускорения вывода лактата из мышц концентрация в крови после отказа была на 33% выше, чем до тренировки, а в мышце почти в два раза ниже, при этом скорость вывода лактата в тренированной ноге также возросла почти в два раза. Поскольку характер изменения кривой лактата похож на наблюдаемые изменения при росте спортивной формы у спортсменов, то можно сказать, что описанные адаптации вносят большой вклад в состояние спортивной формы. Слайд 13. Причины изменения характера кривой лактата. Существенное снижение уровня лактата на скоростях ниже АнП могло быть вызвано увеличением его утилизации в самой работающей мышце, за счет ускорения проникновения лактата в окислительные мышечные волокна при повышении плотности транспортных белков (зеленый кружок). В то же время повышенные способности гликолитических волокон выводить лактат в кровь давали ускоренное повышение лактата в крови на скорости выше АнП, когда количество производимого лактата сильно превышало возможности его утилизации соседними волокнами. Теперь перейдем к рассмотрению третьего результата эксперимента. В начале, при постановке эксперимента, мы недооценивали степень увеличения утилизации лактата в самой работающей мышце. А фактор прироста объема плазмы крови был переоценен. Поскольку фактический прирост был незначительным, в районе 4-5% и не достиг статистической значимости. С другой стороны есть основания предполагать, что процесс увеличения объема плазмы крови не успел завершиться. Потому что объем интерстициальной жидкости также возрос к началу второго теста на 4-5%. А механизм изменения объема плазмы крови связан с перераспределением плазмы между сосудами и интерстицием. В ходе тренировки жидкость перемещается в интерстиций, а потом происходит обратное перераспределение из интерстиция в кровь. Поэтому есть основания предполагать, что это процесс не успел завершиться за 6 часов, и при более длительном перерыве объем плазмы крови мог увеличиться более значительно. Слайд 14. МПК. Основные потребители кислорода. Показатель максимального потребления кислорода широко используется для оценки состояния и квалификации спортсменов. С другой стороны МПК не очень хорошо соответствует реальным результатам спортсменов. Одна из причин – различия в биомеханической эффективности, технической подготовке. Но есть и вторая причина, не менее значимая. Во время интенсивной мышечной работы усиливается дыхание, возрастает ЧСС, что вносит свой вклад в повышение потребления кислорода, поскольку кислород потребляют не только локомоторные мышцы, но и дыхательные мышцы, сердце, а также другие органы (хотя при предельной работе их потребление минимизируется). Если посмотреть на левый верхний рисунок, то можно увидеть, что потребление кислорода дыхательными мышцами довольно велико, оно растет по экспоненте при увеличении вентиляции. Например, при легочной вентиляции 150 литров в минуту, обычно достигаемой в конце теста МПК, потребление кислорода дыхательными мышцами может достигать 1 литра в минуту. На правом верхнем рисунке, взятом из другой работы, цифры немного скромнее, но также приближаются к 1 литру в минуту. Потребление кислорода дыхательными мышцами зависит от минутной вентиляции, площади поверхности тела, веса тела, и достигает 15-17% от МПК у квалифицированных спортсменов. Соответственно примерно такой же процент кровотока уходит в дыхательные мышцы, снижая кровоток в локомоторных мышцах. Это считается одной из причин ограничения потребления кислорода локомоторными мышцами. С увеличением возраста эластичность грудной клетки снижается, поэтому потребление дыхательными мышцами возрастает. Если попытаться оценить, сколько кислорода потребляют локомоторные мышцы (участвующие в продвижении по дистанции), то можно вычесть из общего потребления кислорода оценку потребления дыхательными мышцами. Если посмотреть на результат такой операции на левом нижнем рисунке, то можно увидеть, что потребление О2 локомоторными мышцами начинает снижаться задолго до достижения МПК. Учитывая то, что мышца состоит из волокон разных типов, в которых разная скорость снижения pH, вероятно, что снижение потребления кислорода более выражено в быстрых окислительных и быстрых гликолитических волокнах. На практике это явление означает следующее: если спортсмен на дистанции, например, на подъеме, дошел до состояния МПК, то в результате потребление кислорода мышцами падает, и восстановление серьезно ухудшается. Спортсмен не успевает восстановиться до следующего подъема. В одном из исследований выясняли, какую скорость сможет длительно поддерживать спортсмен после того, как он достиг МПК. То есть, в тесте спортсмены доходили до МПК, а потом нагрузка снижалась в разной степени, и смотрели, какую нагрузку они могли после этого выдерживать. Получалось в среднем не выше АнП, а то и ниже. Поэтому все и рекомендуют достигать состояния МПК только в финишном ускорении. Иначе спортсмен рискует значительно снизить скорость после достижения такого состояния. А оптимальная скорость – вблизи пика потребления кислорода локомоторными мышцами (см. рисунок). Потребление кислорода миокардом в покое 8 мл/мин/100г веса миокарда, при предельной нагрузке может доходить до 70 мл/мин/100г. Поэтому у спортсменов потребление кислорода сердцем может достигать 3-4 % от МПК. Если из общего потребления О2 вычесть и потребление дыхательными мышцами и сердцем, то оценка потребления О2 локомоторными мышцами будет еще ниже, пик потребления раньше, а снижение в конце теста чуть более выражено. Мы при анализе данных нашего эксперимента вычитали оценки потребления и дыхательными мышцами, и сердцем. Слайд 15. Индивидуальные графики VO2muscle = МПК — VO2resp — VO2heart. На рисунке представлены графики четырех участников эксперимента с разных характером кривых. Более темные линии – результаты второго теста, после экпериментальной тренировки. Верхняя пара графиков, зеленого и салатового цвета – это общее потребление кислорода. Нижняя пара графиков серого цвета – рассчитанное потребление локомоторными мышцами, где использовалась оригинальная формула из исследования, рисунок из которого был на предыдущем кадре слева сверху. Они довольно пессимистичны. Красный и розовый графики – подкорректированные значения потребления локомоторными мышцами, они соответствуют часто фиксирующимся цифрам потребления дыхательными мышцами в 15% от МПК. Наблюдается разное положение по скорости бега пиков потребления кислорода локомоторными мышцами и пика общего потребления кислорода (МПК). В результате экспериментального воздействия пики потребления мышцами существенно сместились. На следующем слайде приведены величины этих смещений, определенные по скорректированным графикам (красному и розовому). Слайд 16. Индивидуальные сдвиги пиков потребления О2 мышцами. Сплошные линии — сдвиги индивидуальных МПК по значению и по скорости в тесте между двумя тестированиями. Штриховые линии — сдвиги индивидуальных пиков потребления локомоторными мышцами по значению и по скорости в тесте. Разными цветами показаны разные участники экспериментальной группы. Три участника экспериментальной группы показали значительное увеличение скорости, на которой фиксировался пик потребления локомоторными мышцами. Величину индивидуального сдвига можно использовать для определения индивидуальной пригодности данного тренировочного средства или других методов подводки для данного спортсмена. Поскольку повышение МПК произошло при практически неизменных вентиляции и ЧСС, то оно не было обусловлено перераспределением кровотока, что считается одной из основных причин снижения потребления кислорода мышцами. Наше исследование дает основания говорить, что процесс ингибирования окисления при снижении pH в мышцах также играет существенную роль в ограничении потребления кислорода мышцами. При рассмотрении предыдущего слайда, мы говорили о том, что достижение МПК на подъеме приводит к закислению и снижению потребления кислорода локомоторными мышцами. Смещение пиков потребления мышцами в нашем эксперименте было таким, что эти пики почти совпали с пиками общего потребления. Значит подводящие тренировки, помимо всего прочего, значительно снижают риск попасть после подъема или длительного ускорения в состояние замедленного восстановления. Пусть не смущают высокие цифры увеличения МПК в эксперименте у экспериментальной группы. Время для проведения эксперимента было выбрано таким образом, чтобы лыжники не использовали в это время интенсивных тренировок, и все изменения были видны более отчетливо. В соревновательном периоде разобраться в этих физиологических процессах было бы очень сложно. Во-вторых, в экспериментальной группе оказались трое человек, имевшие очень хорошую реакцию на такое воздействие. При другом составе участников цифры могли оказаться более скромными. Но тем не менее эффект был подтвержен высокими значениями статистической значимости. |
Похожие:
 | Программа курса «Социально-психологический эксперимент» для направления... Эксперимент в социологии не получил сколько-нибудь серьезного распространения. Даже в психологии мода на феноменологическое знание... |  | Анализ результатов учебно-воспитательного процесса за 2012-2013уч г Завершить эксперимент по введению оценки качества образовательных результатов с позиции релевантного педагогического целеполагания... |
| Современные подходы в научно-методическом обеспечении зимних видов... С 2010 года во вниифк ведутся исследования, посвященные выявлению наиболее актуальных направлений научных исследований за рубежом.... | | Урок №13 тема: Золотое правило этики Цель: Сравнение светской и религиозной этики, выявление сходства и различия. Формулировка золотого правила этики его объяснение.... |
| Статья опубликована в журнале «Эксперимент и инновации в школе» Роль метода проектов в формировании личностных и метапредметных результатов средствами иностранного языка | | Жанры: Слэш (яой), Романтика, Эксперимент, Омегаверс Молодой омега вечно сбегает. И его не заботит то, что у него скоро первая течка, которая может начаться со дня на день, и его совсем... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель: повторение и обобщение знаний по теме: «Клеточный уровень организации живого» и объяснение результатов лабораторной работы | | Мысленный эксперимент в механике Мысленный эксперимент как метод научного познания заключается в получении нового или проверке имеющегося знания путем создания объектов... |
| Мысленный эксперимент в механике Но это совсем не значит, что в более ранний период развития науки мысленный эксперимент не существовал. Вспомнить хотя бы апории... | | Курсовая робота на тему методы прогнозирования объемов продаж Главное внимание в работе обращено на прикладное значение рассматриваемых методов, на экономическое истолкование и интерпретацию... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Формирование понятий: описательная информационная модель, формализованная модель, компьютерная модель, компьютерный эксперимент,... | | Мысленный эксперимент в механике Галилея как воображаемые и говорил об их большой значимости в формировании естествознания нового времени. Но это совсем не значит,... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Естественнонаучный метод познания и его составляющие: наблюдение, измерение, эксперимент, гипотеза, теория | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... ... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Воспитать у учащихся чувство удовлетворения от возможности увидеть на уроке математики необычное объяснение нового материала, с интересом... | | Литература Бородино и его герои Пушкинская Москва Похищение будущего... Школьный химический эксперимент. Раздел: неорганическая химия. Общие свойства металлов |
