Текст книги "Все о бодибилдинге"

О питании при занятии спортом

Об авторе

Альциванович Константин Константинович, физиолог, кандидат биологических наук, заведующий лабораторией предприятия диагностических и лекарственных препаратов «Диалек», специалист в области медико-биологических проблем подготовки спортсменов.

Окончил факультет физического воспитания Брестского государственного педагогического института им. А. С. Пушкина и аспирантуру Института физиологии АН Республики Беларусь. Автор долгое время занимался проблемами терморегуляции и исследованием механизмов продукции пирогенных факторов в условиях мышечной деятельности, а также влиянием физической нагрузки на гормональный и иммунный статус организма. Заведовал сектором иммунологического и гормонального контроля НИИ физической культуры и спорта и работал в области медико-биологического обеспечения подготовки спортсменов национальных команд Республики Беларусь.

Сферой научных интересов автора являются проблемы биохимического и иммунологического контроля и использования препаратов адаптогенного действия и пищевых добавок в спорте высших достижений.

Автор является консультантом по вопросам применения пищевых добавок в тренировочной и соревновательной деятельности у ведущих спортсменов, входящих в состав национальных команд Республики Беларусь по разным видам спорта.

От рецензента

Современный спорт предъявляет к атлетам достаточно высокие требования в отношении их физической подготовленности. За последние годы тренировочные нагрузки во многих видах значительно возросли. Эмоциональные и физические перенапряжения, сопровождающие тренировки и состязания, часто вызывают разного рода повреждения в организме. Это, в свою очередь, сказывается на адаптации к физической нагрузке и результатах выступлений атлетов. В сущности, высококвалифицированных спортсменов, если брать за основу данные их биохимических, иммунологических, функциональных обследований, можно относить к группе высокого риска заболеваемости. Все это и диктует определенные требования к проведению восстановительных мероприятий, включая прием сбалансированных пищевых добавок.

Сейчас уже трудно найти атлета, входящего в состав национальной команды и участвующего в международных соревнованиях, который бы не применял специализированного спортивного питания. Однако довольно часто спортсмены неосознанно подходят к подбору пищевых добавок. Часто не учитывается специализация, направленность тренировочных воздействий, индивидуальные особенности и т. д. К тому же, многие коммерческие пищевые добавки рассчитаны в основном на бодибилдеров. Представителям этого вида состязаний важно иметь мощную рельефную мускулатуру. А как же быть атлетам, специализирующимся в других видах? Какие пищевые добавки эффективны? Как правильно проводить загрузку углеводами накануне старта и на дистанции? Все это требует научного обоснования и строго индивидуального подхода.

Преимуществом данного издания является то, что автором, наряду с привычным для специалистов изложением вопросов питания спортсмена, приводятся конкретные данные о влиянии тех или иных компонентов пищевых добавок на работоспособность. Это весьма важно, так как атлет, в этом случае, имеет право выбора. Импонирует также призыв автора к эксперименту. Действительно, высококвалифицированный спортсмен должен контролировать себя и знать основы биохимии спорта. Это, безусловно, поможет ему добиться более высоких результатов в своем виде. Пищевые добавки, при правильном их использовании, призваны помочь атлету подняться на ступеньку выше.

Н. А. Демко, кандидат педагогических наук, доцент, заслуженный тренер РБ

Предисловие

Каждый атлет стремится быть первым среди равных. И каждый атлет знает, что одна только тренировка, как бы правильно ни был построен тренировочный процесс, далеко не всегда дает преимущества перед другими атлетами. Физическая нагрузка к тому же вызывает значительные изменения в организме. Повреждающих воздействий очень много – от обычных болевых ощущений в мышцах до развития серьезных иммунодефицитных состояний.

Атлет, приблизившийся к лидирующей группе элитных спортсменов в своем виде спорта и которому не хватает всего чуть-чуть, чтобы победить, задается вопросом: что делать? Добавьте к этому подозрения на тот счет, что лидеры «что-то используют». В итоге спортсмен стоит перед выбором – использовать или нет фармакологические средства для повышения эффективности тренировочного процесса.

Существует и другая ситуация, когда спортсмен, у которого не улучшаются результаты, несмотря на годы тренировки, решается на использование допинг-препаратов. Допинги – это серьезные и сильные по своим воздействиям средства. Вам самим решать проблему – использовать или не использовать допинг-препараты. Однако Вы должны знать всю правду о допингах. Следует учесть также риск быть уличенным в применении запрещенных препаратов и подвергнуться дисквалификации.

Из других средств, которые могут помочь атлету достигнуть вершин в своем виде спорта, существует огромное разнообразие незапрещенных фармакологических препаратов и пищевых добавок. Более подробную информацию и соответствующие консультации по применению фармакологических средств можно получить у специалистов в области спортивной фармакологии, биохимии, иммунологии и спортивных врачей. Отнеситесь к этому ответственно, так как подбор лекарственных препаратов для спортсмена строго индивидуален, и от этого зависит не только Ваш спортивный результат, но и Ваше здоровье.

В арсенале у атлета есть и доступные средства, действие которых направлено на стимуляцию восстановительных процессов в организме после тренировки и повышение эффективности тренировочного процесса, – правильно сбалансированное питание и специальные пищевые добавки. Это, однако, не означает, что применение пищевых добавок не требует контроля, если Вы серьезно нацелены на результат.

В любом виде спорта не обойтись без сильных или выносливых мышц, построить которые стремится каждый атлет. Для таких «строительных работ» нужны белки и углеводы, но не только. Помимо углеводных и протеиновых добавок спортсмену не обойтись без витаминов, микроэлементов и минеральных веществ.

На рынке спортивного питания для атлета имеется множество пищевых добавок, а фирмы-производители рекламируют чудодейственную силу своих продуктов. Однако там, где делаются большие деньги, велика вероятность и преувеличения эффекта. Вот, например, какие трюки рынка спортивного питания перечисляет бывший профессиональный атлет Ли Лабрада. Спортсмен обычно «покупается» на рекламе в стиле «исповедь чемпиона», часто этикетка и содержимое продукта не имеют ничего общего, производители и торговцы могут некорректно ссылаться на результаты исследований ученых, преувеличивая эффективность продукта или давая неправдивую информацию о дозировке входящих в него компонентов. Имя производителя дает, конечно, определенные гарантии качества, но это не решает всех проблем.

В этой книге мы попытались описать основные компоненты сбалансированных композитных составов, существующих на рынке спортивного питания, а также дать характеристику их влияния на функции организма и работоспособность.

Каждый спортсмен – от новичка до опытного атлета, – занимаясь физическими упражнениями, сознательно соглашается на добровольный эксперимент над собой. Чтобы стать опытным экспериментатором, Вам следует приобрести определенный багаж знаний из различных областей биологии и медицины и призвать в помощь спортивного врача, фармаколога, физиолога, биохимика, иммунолога… В чем-то Вам может быть полезно и это издание. И помните главное – постоянно контролируйте себя, свою нагрузку и биохимический статус. Начните Ваш эксперимент!

Азы знаний из биологии спорта

Ставя эту главу в начале нашего повествования, мы подчеркиваем важность приобретения спортеменами основных знаний о работе мышц и биохимии внутренней среды организма при физической нагрузке. Знание основных постулатов физиологии, биохимии, иммунологии спорта поможет проанализировать Вам свое функциональное состояние и данные обследований. Это очень важно, так как атлеты часто полагаются исключительно на свои субъективные ощущения при снижении работоспособности или при выходе на «пик формы» и не всегда находят причины своих неудач или, наоборот, удачных выступлений. Итак, с некоторой осторожностью и стремлением упростить терминологию изложения материала мы начинаем наш курс спортивной биологии.

Этот вопрос волнует умы ученых давно. Причиной является то, что мышцы играют важную роль практически во всех проявлениях жизни на нашей планете. Направленное движение, связанное с работой мышц, имеет место в процессах расхождения хромосом при делении клетки, при активном транспорте молекул, при передвижении простейших и наиболее выражено при мышечных сокращениях у высших позвоночных и человека.

Наши мышцы под микроскопом выглядят поперечно-полосатыми, т. е. представляют собой сочетание темных и светлых полос. Мышцы состоят из взаимодействующих друг с другом толстых и тонких белковых нитей. Мышечные клетки окружены специальной оболочкой – мембраной и состоят из большого количества миофибрилл. Миофибриллы погружены во внутриклеточную жидкость, которая и обеспечивает их энергетическими субстратами. Во внутриклеточной жидкости содержатся аденозинтрифосфат (впоследствии мы будем пользоваться сокращением АТФ), гликоген, фосфокреатин и гликолитические ферменты. Не будем вдаваться в более детальное описание строения мышцы. Отметим только, что в активно функционирующей мышце обнаруживается много митохондрий. Это своеобразные энергетические «станции» клеток растений и животных, которые содержат различные ферменты – ускорители биохимических процессов накопления энергии путем синтеза или, проще говоря, образования АТФ.

При мышечном сокращении происходит скольжение толстых и тонких нитей относительно друг друга. Толстые нити миофибрилл, по существу, состоят из молекул миозина. Актин – основной компонент тонких нитей. Именно связывание миозином актина играет ключевую роль в обеспечении смещения толстых и тонких нитей друг относительно друга. Физиологическим регулятором сокращения мышц служат ионы кальция. Нервный импульс запускает высвобождение их в пространство, где и происходит взаимодействие между актином и миозином. В состоянии покоя работает система активного транспорта ионов кальция и накапливает его в своеобразном хранилище, из которого он освобождается при прохождении нервного импульса, обеспечивая мышечное сокращение.

Система транспорта ионов кальция работает за счет энергии АТФ. Того количества АТФ, которое имеется в мышце, хватает на поддержание работы сократительного аппарата всего в течение доли секунды. Как же работает мышца более продолжительное время? Оказывается, в мышце энергия запасается в форме фосфокреатина или креатинфосфата. Креатинфосфат имеет более высокий потенциал переноса высокоэнергетических фосфатных групп, чем универсальный АТФ. Фосфогены в виде фосфокреатина восстанавливают АТФ, обеспечивая тем самым приток энергии для мышечного сокращения. Однако в работающей мышце запасы фосфокреатина быстро истощаются, а это снижает и содержание АТФ.

Следующим каскадом обеспечения мышцы энергией при более продолжительной физической нагрузке является гликолиз. С истощением запасов креатина в мышце понижается энергетический заряд мышечного сокращения. Это и приводит к стимуляции гликолиза, цикла трикарбоновых кислот и окислительного фосфорилирования в работающей мышце. Гликолиз представляет собой процесс расщепления углеводов под действием ферментов с накоплением энергии в виде АТФ. Что происходит в последующем с молекулой АТФ, Вы уже знаете. У этой реакции есть один очень известный побочный продукт. В отсутствие кислорода при расщеплении углеводов образуется лактат, или молочная кислота. Биохимики подсчитали, что конечными продуктами расщепления молекулы углеводов в условиях недостатка кислорода или анаэробных условиях являются две молекулы лактата и две молекулы АТФ. Однако, если для гликолиза используется гликоген мышц, то возникают две молекулы лактата и три молекулы АТФ. Не правда ли, это несколько более эффективный путь использования энергии?

Гликоген представляет собой главный резервный запасенный полисахарид в мышцах и печени. В отношении этого важного источника энергии для мышечного сокращения работает двунаправленный механизм. Суть реакций этого механизма состоит в том, что при пониженном уровне гликогена в мышцах и печени и наличии свободной глюкозы в крови она используется для синтеза гликогена. И, наоборот, при потребностях организма в энергетическом источнике для процессов гликолиза гликоген используется для этих целей и весьма успешно.

Еще немного сложностей биохимии. Цикл трикарбоновых кислот, о котором мы упомянули выше, называют еще циклом Кребса. Цикл трикарбоновых кислот служит универсальным завершающим этапом расщепления углеродсодержащих соединений в организме и играет центральную роль в обмене веществ и энергии в организме. Цикл Кребса тесно связан с процессами дыхания и окислительного фосфорилирования. Последнее протекает в митохондриях клеток. Энергия, которая освобождается при окислительном фосфорилировании, также частично используется для синтеза АТФ.

Итак, мы проследили упрощенную нами, а на самом деле очень сложную и многокомпонентную цепь реакций и описали основные формы получения энергии, которая, повторимся, используется в виде АТФ для механизмов мышечного сокращения. Как Вы обратили внимание, путей получения энергии много. Относительный вклад каждого из процессов в ресинтезе АТФ зависит от времени мышечной работы и от типа мышц. Так, например, процессы окислительного фосфорилирования намного выше в красных мышечных волокнах, цвет которых обусловлен более высоким содержанием миоглобина и цитохромов дыхательной цепи, чем в белых мышцах.

Мышечная система наиболее развита по сравнению с другими системами организма. Для обеспечения работы мышц необходимо огромное количество энергии. У человека для этих целей, как следует из предыдущего изложения, используется три основных источника «топлива». Это – креатинфосфат (или фосфокреатин), углеводы в виде гликогена и глюкозы и жиры. Эти три вида энергоносителей различаются между собой по величине освобождаемой при их использовании энергии и по тому, как долго может каждый из них служить «топливным» источником. Так устроен механизм обеспечения мышц энергией.

Хорошо известно, что при продолжительной неинтенсивной работе при протекании окислительных процессов используются жиры или углеводы, а при работе несколько большей интенсивности используются механизмы анаэробного гликолиза, так как окислительный метаболизм в этих условиях не обеспечивает потребностей в энергии. При очень интенсивной кратковременной нагрузке работа мышц обеспечивается за счет фосфагенов. Соответственно каждый из источников энергии имеет свою энергетическую стоимость и используется при определенных условиях. Использование трех видов «топлива» и обусловливает то, что чем продолжительнее нагрузка, тем меньше ее мощность.

Чтобы получить более полное и точное представление о биохимических тонкостях процессов энергообеспечения мышечной активности, Вы можете обратиться к приложениям 1–3.

Мы уже вскользь упомянули, что мышечные волокна бывают по крайней мере двух типов – красные и белые. Выделяют и промежуточные волокна. Окраска волокон зависит, главным образом, от миоглобина. У человека мышца представляет как бы композицию красных, белых и промежуточных волокон. Красные волокна принято считать «медленными», а белые – «быстрыми». Среди ученых бытуют разные мнения в отношении наследственной предопределенности строения мышечных волокон. Одни исследователи считают, что при рождении мышцы состоят из «медленных» волокон и в процессе развития часть медленных волокон превращается в белые – «быстрые». Другие специалисты убеждены, что строение наших мышц во многом предопределено генетически. Это связано с запрограммированным расположением мышц и особенностями их структуры и функции. Считается, что у определенных атлетов существуют природные данные, которые позволяют им иметь некоторое преимущество перед другими спортсменами.

Красные волокна работают в основном в аэробном режиме, а белые – в условиях кислородного долга. Существует своеобразное разделение функций между белыми и красными мышечными волокнами. Красные волокна, как правило, используются для выполнения легкой или умеренной работы, а белые начинают функционировать лишь тогда, когда к ним значительно возрастает приток возбуждающих импульсов во время очень интенсивной работы. Волокна промежуточного типа сохраняют свойства и красных, и белых волокон и потому получили дополнительное название «быстрые красные». Такое разделение или специализация волокон основывается на адаптации ферментов и метаболических систем мышц.

Процентное содержание тех или иных волокон предопределяет специализацию атлета. Как правило, обладатели преимущественно красной мускулатуры достигают лучших результатов в видах на выносливость (плавание, велосипедный спорт, бег на средние и длинные дистанции и т. д.). Те, у кого больше белых мышечных волокон, имеют склонность к силовым упражнениям. Последнее объясняется и тем, что белые волокна легче гипертрофируются, т. е. увеличиваются в объеме, и тренируются «на силу».

Однако в любом случае не все предопределено природой. Существуют еще и тренировочные факторы. Некоторые специалисты даже отдают предпочтение последним в формировании структуры мышц.

Атлеты в разных видах спорта, чтобы достичь преимущества перед соперниками, подвергают себя ежедневным очень высоким физическим нагрузкам. Спортсмены не часто упоминают термин «адаптация», характеризуя свою тренированность. И, тем не менее, именно адаптация к физической нагрузке и лежит в основе побед на соревнованиях. Так в чем же состоит адаптация к нагрузке?

Ученые считают, что одним из важнейших моментов адаптации к мышечной работе является формирование механизмов запасания и использования энергетических субстратов, которые характерны для данного вида мышечной деятельности. У человека самыми энергоемкими запасами энергии в организме являются фосфаты, гликоген и триацилглицеролы. Запасов АТФ и креатинфосфата, или так называемых фосфагенов, в мышце очень мало. Однако фосфаты постоянно синтезируются. Энергоемкие гликоген и триацилглицеролы составляют основную массу резервных источников «топлива» для мышц.

Перейдем к обсуждению самих механизмов адаптации к физической нагрузке. Биохимики считают, что при адаптации к кратковременной интенсивной работе происходят изменения в работе ферментов, околоферментных систем и метаболических путей.

Под влиянием скоростной и силовой тренировки в белых мышечных волокнах повышается активность гликолитических ферментов, т. е. тех ферментов, которые участвуют в процессах гликолиза. Причем активность этих ферментов в белых мышцах становится самой высокой по сравнению с другими тканями организма. В самих мышечных клетках изменяется среда, в которой работают гликолитические ферменты. Очень важным моментом такой адаптации, как мы это увидим в дальнейшем, является запасание большого количества гликогена. Гликоген в мышцах запасается обычно в виде гранул, вокруг которых размещаются соответствующие ферменты.

При адаптации к «взрывной» работе происходят изменения и в так называемых буферных системах мышцы. Как только внутри клетки при интенсивной работе изменяется концентрация ионов водорода, или, как принято обозначать, pH среды, то это сразу же сказывается на работе ферментов, отвечающих за гликолиз.

Мы уже знаем, что наиболее быстрый и мощный источник энергопродукции в мышце – это использование для регенерации АТФ креатинфосфата. Креатинфосфат содержится в больших количествах в белых мышечных волокнах. Это примерно 30 мкмоль креатина на 1 г сырой массы мышцы. Однако фосфатный источник быстро иссякает при нагрузке, которая продолжается более нескольких секунд. В поддержку креатинфосфатному энергообмену приходит гликолиз.

Анаэробный гликолиз при интенсивной нагрузке действует как одна замкнутая система. Общее количество работы, которое он может обеспечить, зависит от резерва гликогена. Гликоген очень эффективен как энергетический субстрат в отношении выхода энергии на 1 моль потребляемого кислорода: при его распаде образуется 6,2 моль АТФ. Таким образом, для выполнения интенсивной работы необходимы большие запасы гликогена в мышце и высокая активность гликолитических ферментов. Некоторые специалисты ссылаются на данные о том, что у тренированных спринтеров процессы гликолиза в мышцах ног могут усиливаться в две тысячи раз. Само использование запасов гликогена в мышцах запускается гормональными и нервными стимулами. Один из хорошо известных гормонов – адреналин – способен значительно активизировать процессы использования гликогена для ресинтеза АТФ.

Под влиянием тренировки анаэробный гликолиз у человека можно увеличить в несколько тысяч раз. Таким образом, наш организм имеет мощный механизм энергопродукции, дополняющий при кратковременной нагрузке креатинфосфатный путь регенерации АТФ.

Даже с учетом работы этих двух мощных механизмов человек способен выполнять нагрузку только 2–3 минуты. После этого неизбежно запускаются процессы окислительного фосфорилирования.

При длительной работе главными действующими лицами становятся красные и промежуточные мышечные волокна. Аэробное, т. е. с достаточным количеством кислорода, энергоснабжение мышцы при нагрузке зависит от потенциала окислительных систем. Именно в красных волокнах выше активность окислительных ферментов, а это, в свою очередь, обусловлено количеством в них митохондрий.

Между анаэробным и аэробным типами энергообеспечения работы мышц существует еще одно важное различие. Если анаэробный гликолиз протекает в замкнутой системе, т. е. освобождение энергии зависит от ее наличия в мышце в виде гликогена, то окислительное фосфорилирование дает возможность мышце получать энергетические субстраты из центральных депо. Такая ситуация подразумевает открытость системы снабжения «топливом». И еще один важный момент: при окислительном фосфорилировании мышцы могут пользоваться и энергетическими источниками, которые поступают извне во время работы, например углеводные добавки при марафонском забеге.

Гликоген, который активно используется при кратковременной работе в условиях кислородного долга, вместе с жирами также является основным эндогенным субстратом и при продолжительной нагрузке. Соответственно, оба эти вида «топлива», особенно жиры, содержатся в виде запасов в красных и промежуточных волокнах. К тому же окислительное фосфорилирование на принципах открытой системы использует при продолжительных мышечных сокращениях в качестве субстратов энергии гликоген печени и жир из жировой ткани. Жиры несколько уступают гликогену в эффективности выхода энергии на единицу потребляемого кислорода. При окислении жиров образуется 5,6 моль АТФ.

Как видим, у этого способа энергообеспечения довольно обширные возможности в отношении источников энергии. Да это и понятно: природа предусмотрела для длительной работы дополнительные возможности.

Для представителей видов спорта, которые тренируются на выносливость будет любопытен такой факт, что длительная и интенсивная работа мышц обеспечивается энергией лучше всего при одновременном использовании углеводов и жиров. Казалось бы, здесь некий парадокс. Ведь углеводов хватает только на 20–30 минут интенсивной работы, а жиры могут использоваться гораздо дольше. Однако дело все в том, что использование одних лишь жиров обеспечивает вдвое меньшую скорость выработки энергии, чем одновременное использование жиров и углеводов. А от этого зависит интенсивность выполняемой работы. Таким образом, как считают биохимики, гликоген является наилучшим «топливом» для обеспечения высокоинтенсивной продолжительной работы в аэробных условиях. Ученые нашли даже зависимость длительности работы до полного изнеможения от содержания гликогена в мышцах перед началом нагрузки. Однако, если нагрузка продолжается 2–3 часа, то организм начинает использовать для обеспечения мышечных сокращений и гликоген, и жиры. При переходе на расщепление жиров мощность работы снижается. Вначале используются триацилглицеролы, а затем свободные жирные кислоты, которые поступают из крови.

Мы попытались изложить механизмы энергообеспечения длительной работы. Стратегия биохимической адаптации, как и в случае с приспособлением к мощной анаэробной нагрузке, в аэробных условиях работы состоит в адаптации ферментных систем, околоферментных сред и усилении интенсивности метаболизма.

Стоит затронуть еще один механизм адаптации к физической нагрузке. Атлетов, специализирующихся в силовых видах спорта, и культуристов, конечно же, интересует вопрос рабочей гипертрофии мышц.

Гипертрофия мышц представляет собой реакцию на многократные повторения анаэробной работы. Доктор А. Голдберг с соавторами выдвигают несколько принципов гипертрофии мышц. Во-первых, как считают ученые, главным стимулом гипертрофии является нагрузка, так как она вызывает гипертрофию независимо от действия анаболических гормонов. Во-вторых, активация синтеза белка – важнейшее условие увеличения объема мышц. В-третьих, мышечная масса начинает расти при ускорении включения аминокислот в мышечные белки. В-четвертых, многие данные говорят в пользу того, что сокращение мышц стимулирует захват аминокислот. Еще несколько тонкостей процесса гипертрофии связано с тем, что увеличение объема мышц обусловлено утолщением волокон и повышением содержания в них растворимых белков и коллагена.

Гипертрофия мышц очень важна для выполнения кратковременной «взрывной» работы. Возможно, это связано с тем, что запасы креатинфосфата в мышцах человека не увеличиваются больше определенного количества на единицу массы мышц. Таким образом, увеличение объема мышц способствует увеличению общего количества этого энергоемкого субстрата в мышцах и, соответственно, увеличению способности более эффективно выполнять работу максимальной мощности.