Влияние силовой тренировки на митохондрии
Перевод - Роман Фишман.
Впервые всесторонне изучено влияние упражнений с отягощением на способность мышечных клеток усваивать кислород и производить энергию. И влияние это оказалось положительным.
Производительность практически любой клетки нашего организма во многом зависит от митохондрий. На длинных, изогнутых многочисленными складками мембранах этих органелл происходит синтез молекул АТФ, ключевого носителя энергии для самых разных процессов, происходящих в клетке. Митохондрии имеются у всех эукариотических организмов, от растений до людей, и именно поэтому нам необходим постоянный приток кислорода: без него производство АТФ практически остановится, а без АТФ встанут и все другие процессы жизнедеятельности.
Митохондрии обладают небольшим, но собственным геномом: когда–то они были свободноживущими бактериями, которые оказались поглощены более крупной клеткой. За миллиарды лет эволюции их симбиотические отношения зашли так далеко, что бактерии стали жизненно необходимой частью клетки — митохондриями. Состояние митохондрий, их «самочувствие» и количество в клетке, их способность усваивать кислород и вести синтез АТФ — все это самым заметным образом влияет на функциональность клеток и тканей нашего организма.
Это касается, конечно, и мускулов: чтобы мышечные клетки сокращались, им необходим достаточный запас АТФ, а значит, нужны «здоровые», многочисленные митохондрии. И их число, и работоспособность — показатели динамичные, они меняются в зависимости от действия разных физиологических стимулов и патологических процессов. Показано, что с возрастом число и функциональность митохондрий в мышечной ткани падает параллельно ослаблению ее производительности. И наоборот, аэробные физические тренировки ведут к росту количества и эффективности работы митохондрий. Однако до сих пор остаются противоречивыми данные о том, как влияют на них упражнения с отягощениями, которые набирают все большую популярность во всем мире.
Некоторые исследования демонстрируют снижение размеров митохондрий и их способности утилизировать кислород в результате таких занятий. Другие, наоборот, указывают на рост этих показателей, а третьи не обнаруживают никакого заметного влияния. Расхождения в этих данных может быть связано с целым рядом факторов: разными условиями постановки экспериментов, разными способами оценки результата и обработки полученных цифр.
Как правило, функциональность митохондрий в таких работах оценивается по общей производительности их окисляющих ферментов. Однако это достаточно грубый подход, не отражающий всего набора процессов, которые происходят в митохондриях, и даже их количество в клетке. Так же и качество автомобиля нельзя оценивать за счет одной только, например, мощности двигателя: необходимо учесть и другие характеристики. Недавно такую всестороннюю оценку влиянию упражнений с отягощением на функциональность митохондрий попробовали дать ученые из Техаса, работающие под руководством Блейка Расмуссена (Blake Rasmussen).
Для наблюдений было отобрано 11 молодых (около 26 лет) и здоровых добровольцев, физически активных, однако не тренировавшихся и не занимавшихся спортом как минимум полгода до исследования. Авторы проводили оценку их состояния до, в процессе и после интенсивного 12–недельного курса упражнений с отягощениями. В расчет брались прежде всего данные биопсии мышечной ткани, а также общие показатели силы и состояния организма подопытных. Тренировки проводились три раза в неделю, упражнения совершались в 3–4 подхода по 8–10 повторений, нагрузка в среднем составляла от 60 до 80% от повторного максимума.
Наблюдения показали, что тренировки заметно повысили мышечную силу подопытных, их вес увеличился в среднем на 1,8 кг. Возросла и общая окисляющая активность митохондрий в их мышцах: по некоторым параметрам она увеличилась вдвое. Заметно усилился синтез АТФ в клетках скелетных мышц, возросла активность митохондриального генома, хотя активность некоторых белков, участвующих в работе этих органелл, осталась почти на прежнем уровне. Наибольшее увеличение активности продемонстрировал комплекс I (НАДН–дегидрогеназа).
Однако ученым все–таки удалось продемонстрировать, что 12–недельный тренировок с отягощениями ведет к положительным изменениям в митохондриальном «населении» мышечных клеток. Увеличивается и их численность, и функциональность, хотя поведение многих митохондриальных белков практически не изменяется. Повышение производительности митохондрий, видимо, стоит отнести к росту активности одного из белковых комплексов (I), необходимых для переноса электронов и протонов через мембраны и проведения синтеза АТФ.
