Работаем, мышца, работаем!

Если вы когда-нибудь готовили мясо, вы примерно представляете себе строение мышцы (рис. 5.1). Она состоит из объединённых в пучки мышечных волокон, каждое из которых, в свою очередь, содержит большое количество миофибрилл. Миофибриллы построены из двух видов белковых нитей – актиновых и миозиновых, которые придают мышцам поперечную исчерченность. Поэтому скелетная мускулатура называется поперечнополосатой, в отличие от гладких мышц, расположенных в желудке, кишечнике, а также в кровеносных сосудах. Скелетные мышцы управляются произвольно, а вот с гладкими мы так поступать, к счастью, не можем.

Рис. 5.1. Строение скелетной мышцы

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.