Митохондрии

1.    Митохондрии (отдельные и множественные) это субклеточные структуры, содержащиеся во всех клетках, в которых осуществляются реакции цикла Кребса и происходит перенос электронов. Цикл Кребса - это последовательность химических реакций, происходящих в митохондриях, в результате которых вырабатывается двуокись углерода и происходит ионизация атомов углерода - ионы водорода и электроны отщепляются от атомов. Этот процесс называется циклом трикарбоновых кислот (ТСА) или циклом лимонной кислоты. Митохондрии, которые в этом процессе забирают кислород, представляют собой энергетическую фабрику клетки и часто называются "аэробная печка".

Это название они получили из-за того, что кислород и топливо соединяются в процессе выделения энергии, результатом которого является образование АТФ (аденозино трифосфорная кислота), которая присутствует во всех мышечных клетках. Клетка может выполнять работу только в результате выделения энергии, происходящего при разложении АТФ.

2.    Митохондрии нельзя увидеть невооружённым глазом или в обыкновенный микроскоп - для этого требуется электронный микроскоп. По форме они похожи на колбаски длиной всего несколько микронов.
3.    У митохондрии есть две мембраны - внутренние образуют гребешковую структуру, за счёт которой увеличивается внутренняя поверхность митохондрии. Каждая мембрана содержит слои молекул протеина и жиров. Респираторная система связана с протеиновым слоем. Процесс окислительной фосфориляции (производства клеточной энергии) связан с жировым слоем. Ферменты, работающие в цикле Кребса содержаться в цитоплазме - жидком наполнении внутренности митохондрии.

4.    Чем больше митохондрий у спортсмена, тем выше его выносливость. Причина в том, что это единственные клетки, в которых углеводы, жиры и протеины могут распадаться в присутствии кислорода, выделяя энергию для упражнения.

5.    Интерес к митохондриям возник в начале 1950-х годов, когда исследователи обнаружили, что в грудных мышцах и в крыльях цыплят содержится мало митохондрий, в то время как у голубей и диких уток обнаружена большая плотность этих мельчайших структур. То, что цыплята не могут летать, а голуби и утки напротив, известны своими достижениями в длительных перелётах, натолкнуло физиологов на мысль, что концентрация митохондрий тесно связана с аэробной производительностью.

6.    Было сделано поразительное открытие, что митохондрии обладают собственной генетикой, и все митохондрии в теле человека унаследованы от матери, а не от отца. Это происходит из-за того, что яйцеклетка имеет митохондрии, у спермы их нет. Это может казаться странным, так как яйцеклетка статична, а сперматозоиды известные пловцы, но они имеют столь малый размер, что митохондрия будет для них слишком большим грузом, чтобы донести его во время путешествия к яйцеклетке. Несмотря на широко распространённое мнение, наша способность к выполнению упражнений наследуется от матерей, а не от отцов. Таким образом, если у вас отец великий спортсмен или же напротив, никогда не занимался спортом, это не имеет большого значения, но если у вас мать имеет хорошие физические данные, то это большая награда.

7.    Первые попытки физиологов увеличить плотность митохондрий, осуществлялись через воздействие на эндокринную систему, и эти попытки имели определённый успех. Количество митохондрий возрастало вместе с ростом уровня гормона щитовидной железы - тироксина. Лабораторным крысам добавляли в пищу высушенную щитовидную железу, и это приводило к существенному росту размеров и плотности митохондрий в печени и в сердце. В качестве стимулирующего препарата тироксин был очень популярен в течение определённого времени, пока не было обнаружено, что избыточная концентрация этого гормона приводит к весьма нежелательным побочным эффектам.

8.    Джон Холосци, физиолог из Медицинской Школы Вашингтонского Университета в Сен Луисе обнаружил, что продолжительные упражнения приводят к увеличению количества митохондрий. Он заставлял одну группу лабораторных крыс бегать на тредбане по 2 часа в день с интенсивностью 50 - 75% от МПК в течение 12 недель, в то время как другая группа сидела безвылазно в клетках. В конце тестового периода Холосци обнаружил, что крысы за время выполнения упражнений увеличили количество митохондрий на 50 - 60%, и кроме того у них удвоилась концентрация "цитохрома С", вещества, находящегося внутри митохондрий, которое имеет огромное значение для выделения энергии в результате аэробных процессов. Цитохром С содержит один атом железа на моль и является энергетической станцией для аминокислот. Работы Холосци подтвердили, что методика Ван Аакена достижения выносливости посредством продолжительного медленного бега была совершенно обоснованной. Холосци продолжал свои исследования. Теперь одна группа мышей бежала в течение 10 минут в день, другая 30 минут, третья 60 минут в день и четвёртая в течение 2-х часов. Тренировка проводилась пять дней в неделю в течение 13 недель со скоростью 1,2 мили в час, что примерно 32 метра в минуту и 10 км за 313 минут. Это интенсивность примерно 50 - 60% от МПК для тренированной лабораторно крысы. Как и ожидалось, те, кто бегали 2 часа в день имели самое хорошее развитие митохондрий. Занимавшиеся 10 минут в день увеличили количество цитхрома С, на 16% больше по сравнению с группой нетренированных крыс, бегавшие 30 минут имели увеличение на 31%, бегавшие час - на 38% и бегавшие 2 часа - на 92%. В 1967 году эти результаты стали сильнейшим аргументом в поддержку методики длительно медленного бега. Работа Холосци получила ещё больше доверия, когда в тесте на бег "до отказа" крысы, тренировавшиеся по 2 часа, смогли бежать в хорошем темпе в течение 111 минут, в то время как тренировавшиеся по 10 минут продержались 22 минуты, 30 минутные продержались 41 минуту, тренировавшиеся в течение часа продержались 50 минут. Связь между работоспособностью и количеством цитохрома С была твёрдо установлена.

9.    Исследования Холосци с ликованием были приняты последователями методики Лидьярда. Его программа заключалась в постепенном увеличении объёма медленного бега до 100 миль в неделю, в течение 10 недель зимнего периода. Некоторые бегуны, например Дэвид Бедфорд доводили тренировочный объём до 200 миль в неделю, выполняя 3 тренировки в день. Однако у работы Холосци, при всех её достоинствах был существенный недостаток - она ничего не говорила о влиянии интенсивности бега на развитие митохондрий - все крысы бегали с одинаковой скоростью.

10.    Гари Дадли, сотрудник Нью Йоркского государственного университета в Сиракузах, в 1982 году исследовал влияние интенсивности выполняемой работы на рост числа митохондрий. Он провёл очень кропотливую работу - крысы бегали пять дней в неделю от пяти до девяноста минут в день, в течение 8 недель (на пять недель меньше, чем в эксперименте Холосци). Интенсивность бега варьировалась от 40% до 100% МПК. Дадли также провёл пионерское исследование, определяющее зависимость воздействия скорости и продолжительности упражнений на развитие различных мышечных волокон (быстрые волокна, аэробные быстрые волокна, медленные волокна). Результаты оказались следующими:

• Тренировка продолжительностью более 60 минут не оказывала влияния на увеличение количества цитохрома С. Тренировка продолжительностью от 30 до 60 минут, приводила к увеличению цитохрома С, но продолжение работы более 60 минут (в промежутке от 60 до 90 минут) его уровень уже не поднимала. Это наблюдение было верным для работы любой интенсивности, которые исследовал Дадли, и для всех типов мышечных волокон. Развитие митохондрий прекращалось через час.
• Тренировавшиеся по 10 минут в день с интенсивностью 100% от МПК (скорость 3км) подняли концентрацию цитохрома С в 3 раза.
• Бег в течение 27 минут с интенсивностью 85% от МПК (приблизительно на 10 секунд на милю медленнее скорости на 10 км), поднял содержание цитохрома С на 80%.
• Тренировка продолжительностью от 60 до 90 минут с интенсивностью от 70% до 75% от МПК (марафонская скорость), подняла содержание цитохрома С только на 74 процента.
• В промежуточных мышечных волокнах (по своим характеристикам стоящим между медленными и быстрыми) было зафиксировано сходное влияние интенсивности. Десять минут ежедневного быстрого бега приводило к такому же увеличению количества цитохрома С, что и 27 минут бега с интенсивностью 85% т МПК или от 60 до 90 минут бега с интенсивностью от 70% до 75% от МПК.
• Лучшей стратегией для увеличения количества цитохрома С в медленных волокнах оказался 60 минутный бег с интенсивностью 70% - 75% от МПК. Это приблизительно от 80% до 84% от максимального пульса. Такая тренировка поднимает количество цитохрома С на 40%
• Бег с интенсивностью 85% от МПК, в течение 27 минут привёл к повышению цитохрома С на 28%
• Быстрый бег с интенсивностью 100% от МПК (скорость на 3км), поднимает содержание цитохрома С в медленных волокнах на 10%, что не удивительно, так как медленные волокна задействованы во время интенсивного бега в гораздо меньшей степени чем быстрые. Однако, бег с данной скоростью поднимает содержание цитохрома С на 1% в минуту. Если сравнить это с бегом интенсивностью 85% от МПК, мы увидим, что поднимает его содержание на тот же 1% в минуту при выполнении работы в три раза более длительной. Далее, 90 - минутный бег с интенсивностью от 70% до 75% от МПК поднимает содержание цитохрома С на 2/3 процента в минуту.

11.    Дадли подводит итог: "Для того, чтобы получить максимальный эффект роста митохондрий, нужно сокращать продолжительность упражнения, если его интенсивность возрастает".

12.    В 1950 году автор решил бегать через день по 2 мили в полную силу. В другие дни он бегал медленно по 6 миль. Скорость бега на 2 мили равна скорость на 3км (100% от МПК). Во время участия в эстафете от Портсмута до Саутхэмптона на предпоследнем этапе, ему удалось побить рекорд трассы. Естественно, тогда автор не знал об исследованиях Дадли, но позднейший анализ подтвердил, что тренировка со скоростью 100% от МПК приводит к великолепному улучшению спортивной формы. Итак, еженедельная тренировка включающая бег на 5км или на 3 километра в полную силу даёт максимальный эффект для развития митохондрий, что в свою очередь, приводит к увеличению МПК. Как другой вариант, можно разбить дистанцию на части и пробегать их со скоростью выше соревновательной.

Тренировка с 5 км соревновательной скоростью:

• 3 x 2000м через 2 мин отдыха
• 4 x 1 миле (1,609м) через 90 сек отдыха
• 6 x 1,000м через 60 сек отдыха.

   Тренировка с 3км соревновательной скоростью:

• 3 x 1,500м через 3 мин отдыха
• 6 x 800м через 90 сек отдыха
• 16 x 400м через 45 сек отдыха

    Заметьте, что если на тренировке с 5км скоростью вы бежите 400м/80 сек, то на тренировке с 3км скоростью 400 метров пробегаются на 4-5 сек быстрее - в нашем случае 75-76 сек/400 м. Величайший британский бегун на средние дистанции Себастьян Коэ (12 мировых рекордов за 4 года, Олимпийский золотой и серебряный медалист) еженедельно тренировался со скорость 5км в течение зимы, а в летний сезон проводил тренировку со скоростью 3км и 5км (со скоростью 95% от МПК).

Фрэнк Хорвилл.