В основі розвитку тренованості організму лежить посилений синтез структурних і ферментних білків в функціонуючих клітинах, що призводить через структурні перетворення до розширення функціональної потужності клітинних структур, тканин, органів і всього організму. Це підвищує ефективність регуляції обмінних процесів, тому що супроводжується збільшенням кількості молекул ферментів. Шляхом посиленого і цілеспрямованого синтезу білків організм переходить від термінових адаптивних реакцій в стан довгострокової адаптації.
В першу чергу, як індуктори біосинтезу білка виступають певні метаболіти і продукти розпаду біологічних молекул. Однак для значної активації генетичного апарату клітини необхідно доповнити вплив метаболітів-індукторів впливом гормонів-індукторів.
Гормони- специфічні фізіологічно активні речовини, що виробляються спеціальними ендокринними органами або тканинами, секретуються в кров або лімфу і діючі на будівлю або функції організму поза місцем своєї освіти. Гормони беруть участь у регуляції функцій організму як єдиного цілого.
Термін гормон (від грец. Hormaono - спонукаю, привожу в рух) був запропонований У. Бейлісс і Е. Старлінг в 1905 р Незважаючи на різну хімічну природу гормони мають загальні біологічні ознаки:
· Дистантность дії - гормони регулюють обмін і функції ефекторних клітин на відстані;
· Сувора специфічність біологічного дії - один гормон не можна замінити іншим;
· Висока біологічна активність - для функціонування організму достатньо очено малих кількостей гормону.
За хімічною будовою гормони поділяють на групи.
1. Пептидні гормони. До пептидним відносяться гормони, які є поліпептидами. Вони синтезуються в нейросекреторних клітинах головного мозку (гіпоталамусі, гіпофізі), щитовидної, паращитовидної та підшлункової залозах.
2. Стероїдні гормони. До цієї групи належать гормони, які є похідними поліциклічних спиртів - стеролов. Їх синтез відбувається в надниркових залозах, сім'яниках, яєчниках і деяких інших органах і тканинах.
Структура і функції пептидних гормонів. В даному розділі ми розглянемо структуру і функції пептидних гормонів, які використовуються для оцінки функціонального стану спортсменів.
Вазопресин - девятічленний пептид, що синтезується задньої часткою гіпофізу:
Головною функцією вазопресину є регуляція водно-електролітного обміну. Поряд з головною функцією вазопресин стимулює скорочення гладких м'язів судин.
Глюкагон складається з 29 амінокислотних залишків, молекулярна маса 3500 Да. Він синтезується в # 945; -клітинах островковой частини підшлункової залози. Глюкагон сприяє перетворенню неактивної глікогенфосфорилази в активну, результатом є посилення глікогенолізу і збільшення концентрації глюкозо-1-фосфату в крові.
Кальцитонін - білок з молекулярною масою 30 до Так, синтезується щитовидної і паращитовидної залозами. Кальцитонін регулює фосфорно-кальцієвий обмін.
Соматотропін (гормон росту) - білок, що секретується передньою долею гіпофіза. Соматотропин складається з 191 амінокислотного залишку, молекулярна маса - 21 до Так. Гормон росту володіє яскраво вираженим анаболічним дією. Він впливає на всі клітини організму, підвищуючи в них рівень біосинтетичних процесів: підсилює синтез нуклеїнових кислот (ДНК, РНК), білків, глікогену. Соматотропін підвищує мобілізацію жирів з жирових депо, прискорює розпад вищих жирних кислот і глюкози. Всі ці процеси сприяють росту організму, але функціональне значення гормону росту значно ширше, ніж тільки регуляція росту.
Опіоїдні пептиди. У центральній нервовій системі були виявлені опіоїдні рецептори, що призвело в подальшому до відкриття ендогенних опіоїдних пептидів - ендорфінів і енкефалінів, що виконують функцію міжклітинних і міжтканинних нейрорегулятора.
Ендогенні опіоїдні пептиди становлять особливу групу морфіноподібних нейромедіаторів і нейрорегулятора, фізіологічна функція яких проявляється в знеболюючих ефекти, почутті ейфорії, тому їх називають "пептидами щастя".
Опіоїдні пептиди є важливою ланкою в регуляції діяльності нервової і ендокринної систем, що проявляетсяв широкому спектрі біологічної активності даних сполук. Ця активність включає в себе вплив на найрізноманітніші прояви життєдіяльності організму: терморегуляцію, формування відчуття болю, почуття голоду, функції серцево-судинної, дихальної, імунної, травної систем, рухову активність. Ендогенної опіоїдної системі належить важлива роль у формуванні реакцій організму на вплив навколишнього середовища.
Механізм дії пептидних гормонів. Пептидні гормони взаємодіють з білками-рецепторами, розташованими на поверхні мембран клітин-мішеней. Така взаємодія збуджує активність аденілатциклази, локалізованої в тій же мембрані.
Циклічний аценозінмонофосфат є внутрішньоклітинним посередником у передачі гормонального сигналу. В основі молекулярного механізму дії цАМФ лежить активація протеїнкінази, чутливих до цАМФ, який змінює активність ряду внутрішньоклітинних ферментів шляхом їх фосфорилювання і таким чином регулює багато біохімічні процеси: обмін глікогену, розщеплення тригліцеридів, синтез білків і ін. Тому цАМФ вважається одним з основних регуляторів обміну речовин.
Дані про зміст пептидних гормонів в крові спортсменів використовуються для оцінки їх функціонального стану (таблиця 15).
Пептидні гормони, які використовуються для оцінки функціонального стану спортсменів (по В.А. Рогозкін, 1989)
Концентрація в 1 мл крові
Структура і функції стероїдних гормонів. З кори надниркових залоз виділено 46 сполук стероїдної природи, які названі кортикостероїдами. Вісім з них є стероїдними гормонами. Найбільш важливими є гідрокортизон, кортикостерон, альдостерон:
У чоловічих і жіночих статевих залозах синтезуються статеві гормони: чоловічі статеві гормони - андрогени- утворюються в сім'яниках; жіночі статеві гормони - естрогени і прогестини - продукуються в основному яєчниками (незначна частина статевих гормонів утворюється в надниркових залозах).
Найбільш важливим андрогеном є тестостерон, основним представником естрогенів є естрадіол; структурні формули цих стероїдних гормонів представлені в главі 7.
Механізм дії стероїдних гормонів. На відміну від пептидних гормонів рецептори стероїдних гормонів локалізовані в цитоплазмі клітини. Взаємодія стероїдного гормону зі специфічним білком-рецептором призводить до виникнення гормон-рецепторного комплексу. У создавшемся комплексі гормон змінює свою конформацію; саме такий видозмінений гормон-рецепторний комплекс транслоціруется в ядро, де зв'язується зі специфічним акцепторні ділянкою хроматину, переводячи ДНК в цій ділянці хроматину в транскріпціонноактівное стан. Ці процеси стимулюють синтез мРНК в ядрі і подальший синтез певного білка (білків).
У таблиці 16 представлені дані про вміст в крові і біологічну дію стероїдних гормонів.
Концентрація в 1 мл крові
Термін "анаболічний" означає, що ці сполуки підсилюють синтез або зменшують деградацію цитоплазматических білків і стимулюють ріст тканин в цілому.
Всі стероїди мають андрогенну дію, в зв'язку з цим анаболічні стероїди при регулярному застосуванні надають в тій чи іншій мірі чинять вплив на діяльність чоловічих статевих залоз, що спричиняє за собою порушення нормального статевого життя спортсмена. Слід зазначити, що жінки більш чутливі до таких препаратів. Досліди показали, що введення тестостерону пропіонату новонародженим щурам-самкам викликає у них в подальшому чоловічий тип поведінки і безпліддя.
Екзогенні стероїдні гормони, подібно ендогенних, впливають на активність ряду ферментів, підсилюючи їх синтез, і, отже, на метаболізм в цілому. У регуляції обмінних процесів гормони беруть участь як "ендокринний ансамбль". Підвищення концентрації стероїдних гормонів може перебудовувати роботу цього "ансамблю", що в певних ситуаціях веде до порушень метаболізму. У літературі накопичилося багато даних про негативний вплив анаболічних стероїдів на організм спортсменів.
Широке застосування анаболічних стероїдів у великому спорті призвело до включення цих препаратів в список допінгів, так як їх застосування, з одного боку, є несумісним з етичними принципами спорту, а з іншого - надає явно негативний вплив на організм спортсменів.
Інші гормони. До гормонів цієї групи відносяться похідні амінокислоти тирозину - норадреналін і адреналін - і так звані тиреоїднігормони - тироксин і трііодтіронін. Розглянемо їх хімічну будову і біологічні функції.
Норадреналін і адреналін синтезуються в мозковій речовині надниркових залоз. Завдяки хімічній структурі вони отримали назву катехоламінів:
Катехоламіни впливають на обмін вуглеводів і жирів, підсилюють тканинне дихання і газообмін, активують інтенсивність обміну метаболітів циклу Кребса, що сприяє ресинтезу макроергічних сполук. Їм належить важлива роль в адаптації організму до систематичної м'язової діяльності (таблиця 17).
Дію катехоламінів в організмі людини
Метаболічні та фізіологічні ефекти
Збільшення вмісту глюкози, молочної кислоти, ВШК, фосфатидів і холестерину
Тироксин і трііодтіронін можна розглядати як похідні тирозину:
Вони синтезуються в щитовидній залозі. Для тиреоїдних гормонів характерний широкий діапазон дії на метаболічні процеси: підвищення активності ферментів вуглеводного і ліпідного обмінів, стимуляція синтезу білка, вплив на біоенергетичні процеси.
Зміна рівня гормонів в крові під час фізичних навантажень. Участь гормонів в адаптаційних процесах обумовлює значні зміни в секреторною активності багатьох ендокринних залоз. В результаті цього змінюється рівень гормонів в крові, їх взаємодія з білками-рецепторами і виведення їх з організму.
При виконанні роботи різної потужності змінюється рівень гормонів в крові (табл. 18), що можна пов'язати зі змінами в метаболізмі. При трактуванні змін в концентраціях різних гормонів в крові спортсменів слід перш за все керуватися роллю, яку відіграють гормони в регуляції енергетичного обміну, мобілізації вуглеводів і ліпідів в м'язах і печінці, підтримці балансу водно-елекролітного обміну.
Зміна концентрації гормонів в крові спортсменів під час тестують фізичних навантажень
Зміни в концентрації адреналіну і норадреналіну в крові залежать від тренованості спортсмена: при роботі однакової потужності у більш тренованих людей спостерігаються менш значні зміни в концентрації катехоламінів. Разом з тим, при виконанні тренованими спортсменами максимальних фізичних навантажень концентрація катехоламінів в крові у них досягає більш високих показників (рис. 39).
У міру розвитку тренованості спортсменів можливе поступове зниження цього показника в крові.
Мал. 39 Динаміка змін рівня норадреналіну в крові в залежності від потужності роботи
Рівень соматотропіну в крові залежить від ступеня тренованості і потужності виконуваної роботи. У добре тренованих спортсменів потужність навантаження повинна бути значною, щоб зумовити підвищення рівня соматотропіну в крові (рис. 40).
Мал. 40. Динаміка змін концентрації соматотропіну при 2-годинний роботі на велоергометрі (65 - 75% від МПК)
У тренованому організмі є хороші можливості забезпечення стійкості секреції на підвищеному рівні, а також досягнення відповідності між продукцією і споживанням гормону.
Фізичні навантаження впливають і на рівень стероїдних гормонів, який залежить від ступеня тренованості організму і потужності виконуваної роботи. У нетренованих чоловіків короткочасні фізичні вправи викликають збільшення вмісту тестостерону в крові, а тривалі вправи - його зниження. У добре тренованих спортсменів зниження концентрації тестостерону не відбувається навіть при тривалій роботі, наприклад, при бігу на 21 км. Вивчення екскреції естрогенів у чоловіків дозволило виявити її зниження у тренованих осіб і збільшення у нетренованих. У жінок при напруженій роботі відзначається збільшення в крові концентрації естрогенів.
Підводячи підсумок, можна констатувати, що досить інтенсивна і тривала робота обумовлює різні (в залежності від тренованості) зміни в гормональному ансамблі. Це виражається в підвищенні рівня адреналіну, норадреналіну, глюкагону, соматотропіну, гідрокортизону і інших стероїдних гормонів і зниженні вмісту інсуліну в крові, що, безумовно, обумовлює відповідні зміни в метаболізмі.