Молекулярные механизмы утомления

Утомление – это временное снижение работоспособности, вызванное биохимическими, функциональными и структурными сдвигами, возникающими в ходе выполнения физической работы.
С биологической точки зрения утомление – это защитная реакция предупреждающая нарастание биохимических и физиологических изменений в организме, которые достигнув определенной глубины, могут стать опасными для здоровья и для жизни.

Развитие охранительного (запредельного) торможения
Биохимические сдвиги с различных рецепторов во время мышечной работы
ЦНС
В мотонейронах уменьшается выработка двигательных импульсов
Снижение физической работоспособности
сигналы по афферентным путям
Развивается охранительное торможение, распространяющееся на двигательные центры, иннервирующие скелетные мышцы

Субъективно, охранительное торможение воспринимается как чувство усталости.
Усталость
Локальная
Биохимические сдвиги обнаруживаются в определенных группах мышц.
Общая
Отражает биохимические и физиологические сдвиги, возникающие не только в работающих мышцах, но и в других органах и сопровождающиеся снижением работоспособности сердечной, дыхательной, нервной систем, изменением состава крови и функционирования печени.
Биологическая роль усталости состоит в том, что это чувство является субъективным сигналом возникновения в организме неблагоприятных сдвигов, появляющихся при выполнении физической работы в мышцах и во внутренних органах.

Охранительное торможение, а значит и усталость, могут быть снижены за счет эмоций. Высокий эмоциональный подъем (чувство опасности у животного, высокая мотивация и сила воли спортсмена) помогают организму преодолеть порог охранительного торможения.
Выполнение монотонной, однообразной работы повышает вероятность развития охранительного торможения.
На охранительное торможение существенное влияние оказывают различные химические соединения
Снимают охранительное торможение, повышают работоспособность
Кофеин
Женьшень
Элеутерококк
Китайский лимонник
Пантокрин
Специальные фармакологические средства
Способствуют более быстрому наступлению охранительного торможения и усталости
Препараты с седативным действием

Исчерпание энергетических ресурсов
При мышечной деятельности происходит быстрое исчерпание энергетических субстратов.
Энергетические резервы и доступные источники энергии - та часть углеводов, жиров и аминокислот, которая может служить источником энергии при выполнении мышечной работы (мышечный креатинфосфат, который может быть почти полностью использован при интенсивной работе, значительнаю часть мышечного и печеночного гликогена. Часть запасов жира, находящегося в жировых депо, а также аминокислоты, которые начинают окислятся при очень продолжительных нагрузках. Энергетическим резервом можно также считать способность организма поддерживать в крови во время выполнения физической работы необходимый уровень глюкозы).
Исчерпание энергетических субстратов, несомненно, ведет к снижению выработки в организме АТФ и уменьшению баланса АТФ/ АДФ.
Снижения этого показателя в нервной системе приводит к нарушениям формирования передачи нервных импульсов, в том числе, управляющих скелетной мускулатурой. Такое нарушение в функционировании нервной системы и является основной причиной развития охранительного торможения.

Образование и накопление лактата
Образуется в мышцах в больших количествах при выполнении нагрузок субмаксимальной мощности.
В условиях повышенной кислотности, вызванной нарастанием концентрации молочной кислоты:
снижается сократительная способность белков, участвующих в мышечной деятельности
уменьшается каталитическая активность белков-ферментов, в том числе АТФазная активность миозина и активность кальциевой АТФазы (кальциевый насос)
изменяются свойства мембранных белков, что приводит к повышению проницаемости биологических мембран
набухание миоцитов вследствие поступления в них воды, что в итоге уменьшает сократительную возможность мышц.
Для предотвращения негативного воздействия на организм необходимы меры по удалению лактата из работающих мышц.

Особенности утомления при различных физических нагрузках
Циклическая работа максимальной мощности
В связи с большим потоком афферентной и эфферентной импульсации происходит уменьшение подвижности основных нервных процессов и преобладание торможения.
Циклическая работа субмаксимальной мощности
Угнетение деятельности нервных центров и изменение внутренней среды организма. Причина – большой недостаток кислорода, накопление молочной кислоты.
Циклическая работа большой мощности
Вследствие дискоординации моторных и вегетативных функций при напряженной работе в течение длительного времени.