Юрий Буланов - Анаболизм без лекарств III
Как образуется АТФ? При переносе атомов водорода (и соответствующих ему электронов) от одного вещества к другому образуется перепад концентраций ионов водорода. В результате такого перепада концентраций электронов наружная мембрана митохондрий заряжается положительно, а внутренняя — отрицательно. Образуется энергетический мембранный потенциал, т. е. попросту говоря, разница полюсов, как в батарейке. Энергия возникшей разницы потенциалов и затрачивается на синтез АТФ. Получается, что каждая митохондрия — это живая миниатюрная батарейка.
Если окисление происходит во внешней мембране митохондрий, то АТФ синтезируется во внутренней. Митохондрия — одно из самых поразительных изобретений природы. Если вдуматься, то митохондрии есть ни что иное, как живые молекулярные электростанции! Внутренняя мембрана митохондрий содержит так называемые дыхательные ферменты. Одни дыхательные ферменты присоединяют и отсоединяют атом водорода, передавая его с вещества на вещество. Другие отвечают за передачу электронов. В результате работы дыхательных ферментов и происходит генерация электрического мембранного потенциала, который запускает синтез АТФ. В процессе совершения химической, осмотической и механической работы, как, оказалось, расходуется не только энергия, запасенная в виде АТФ. Все виды работ могут совершаться и непосредственно за счет использования электрического мембранного потенциала без участия АТФ. Такой электрический потенциал между двумя мембранами митохондрий наряду с АТФ есть конвертируемая форма энергии в живой клетке. АТФ растворима в воде и хорошо подходит для использования в водной среде. Мембранный потенциал используется для совершения работы внутри липидных клеточных мембран, которые обладают водоотталкивающими свойствами. От такой работы зависит очень многое, в т. ч. и чувствительность клеток к гормонам, работа белков, каналов, через которые различные вещества проникают — внутрь клетки и выводятся из нее и т. д.
Совокупность окислительно-восстановительных реакций, протекающих в клетке, с использованием кислорода и называется «дыханием». Дыхание — это длинная цепь окислительно-восстановительных реакций, где водород, а так же электроны переносятся с окисляемых веществ на кислород воздуха. Путь прохождения водорода и электронов с окисляемого вещества на кислород является довольно длинным. Такой длинный путь имеет большое физиологическое значение, т. к. позволяет постепенно использовать энергию, освобождающуюся в результате переноса водорода и электронов от одних веществ к другим. Без постепенности, как мы уже знаем, бывают только взрывы.
Кислород — самый эффективный конечный присоединитель электронов. Самым эффективным он является потому, что позволяет добиться наибольшего выхода энергии по сравнению с другими веществами, способными присоединять электроны.
Основное количество энергии все ткани и органы получают за счет кислородного окисления веществ. Бескислородное окисление в обычных условиях является второстепенным, как менее эффективное в энергетическом отношении. Кислородное и бескислородное окисление в нормальных тканях сосуществуют, дополняя друг друга. Энергетически малоэффективное бескислородное окисление является в организме тем резервным механизмом, который может очень сильно активизироваться в экстремальных условиях. Бескислородное окисление может стать тем спасательным кругом, который позволяет клеткам выжить даже в условиях тяжелого, чрезмерно выраженного кислородного голодания.
Классическим примером здесь может послужить работа скелетной мышцы. При очень большой нагрузке (интенсивный бег, тяжелое базовое упражнение и т. д.) мышцы ставятся в экстремальные условия. Возникает опасный для мышечных клеток энергетический дефицит. Тут же срабатывает защитный механизм: интенсивность бескислородного окисления, например, в поперечно-полосатой мышце возрастает в 100, а иногда даже в 1000 раз и более по сравнению со спокойным состоянием. Чем выше уровень тренированности, тем большая интенсивность бескислородного окисления может быть достигнута при больших нагрузках.
В спортивной литературе мы постоянно встречаем утверждения о том, что силовая мышечная работа осуществляется за счет бескислородного (анаэробного) окисления. Такие утверждения требуют уточнения. Прежде всего: какая мышечная работа? Те мышцы, которые сформировались у человека в процессе эволюции, не предназначены для совершения больших усилий. Они невелики по объему и осуществляют свою работу в основном за счет кислородного окисления поставщиков энергии. Силовые тренировки ставят мышцы в неестественные для них условия. Это и заставляет мышцу включать аварийное бескислородное окисление. Бескислородное окисление, хотя и является малоэффективным в энергетическом отношении процессом, совершенно необходимо организму для быстрого реагирования на бескислородные условия и экстремальные нагрузки. Ведь при экстремальных нагрузках организм переходит на бескислородный путь окисления только лишь потому, что кислородные транспортные системы просто не успевают, да и не могут доставить к работающему органу адекватное количество кислорода. В организме высокотренированного спортсмена даже очень тяжелая силовая работа обеспечивается энергией на 50 % за счет бескислородного окисления и на 50 % за счет окисления кислородного.
Некоторые органы, однако, интенсивно используют бескислородное окисление даже в нормальных условиях, без повышенной нагрузки. Конечные продукты такого окисления используются в пластическом обмене, например, миокарда. Сердечная мышца способна поглощать и утилизировать даже молочную кислоту. В отличие от скелетных мышц, которые выделяют молочную кислоту в качестве коночного продукта обмена, сердце имеет большой выбор в источниках энергии, и это дает большое преимущество. Такое преимущество сердцу просто необходимо, т. к. слишком многое зависит от работы этой самой трудолюбивой мышцы нашего организма. На 70 % сердце «питается» жирными кислотами и только на 30 % всеми остальными веществами — глюкозой, аминокислотами, молочной кислотой, кетоновыми телами, да и вообще всем тем, что «под руку попадет».
Мышечный рост как таковой в первую очередь зависит от объема тренировочных нагрузок. Все остальные факторы второстепенны. Что лимитирует работоспособность мышц? Их энергетическое обеспечение. Еще из курса школьной физиологии мы помним, что самыми слабыми являются те системы, которые наиболее молоды в эволюционном плане. Так, например, самая уязвимая часть человеческого организма — кора головного мозга. При прекращении дыхания либо выключения кровообращения она погибает уже через 6 минут, т. к. эго самое молодое в эволюционном плане образование. Дыхательный центр может обойтись без кислорода как минимум 20 минут. Это более древнее образование. Внутренние органы могут жить без кислорода до нескольких часов. Костные клетки до нескольких суток и т. д. На уровне клетки самыми молодыми в эволюционном плане образованиями являются митохондрии — молекулярные электростанции, обеспечивающие клетку энергией. В экстремальных условиях они выходят из строя в первую очередь. Поэтому, работа митохондрий — энергетическая составляющая клетки является самой уязвимой. Энергезировать клетку, усилить работу митохондрий и их потенциал — это самая главная задача в обеспечении мышечного роста и в обеспечении нормальной мышечной работоспособности. Вообще биоэнергетика — ключевое звено любого физиологического процесса. Точно так же, нарушение биоэнергетики — основное звено любого патологического процесса. Еще когда я был студентом, профессор, преподававший у нас патофизиологию, говорил: «Любую болезнь можно лечить как дефицит энергии. Если не знаете, чем человек болен, как его надо лечить, то лечите от энергетического дефицита и не прогадаете». Если не учитывать некоторых особенностей того или иного органа, в целом этот человек был прав.
Итак, нам теперь уже стало ясно, что основное звено, основное условие мышечного роста — энергетическое обеспечение. Процесс, который способен очень быстро, оперативно реагировать на изменение условий окружающей среды. Он обеспечивает энергией приспособление клетки к новым условиям, ее функциональную и структурную перестройку. Любой повреждающий агент, высокая или низкая температура, токсическое вещество, радиация, электромагнитные волны и т. д. в первую очередь выводят из строя легкоранимые мембраны митохондрий. Любое вещество, способное сделать митохондрии более сильными и более стойкими, автоматически повышает устойчивость клеток (и всего организма) к экстремальным факторам[28].
Не вся энергия, высвобождаемая в результате окислительно-восстановительных реакций, в митохондриях запасается в виде АТФ. Часть энергии рассеивается в виде тепла в окружающее пространство. С одной стороны, это можно представить себе как потерю части энергии, с другой стороны — образование определенного количества тепла необходимого для поддержания стабильной температуры тела. Ведь только при такой температуре и могут протекать окислительно-восстановительные процессы в организме. Стоит только понизить температуру тела хотя бы на один градус, за этим сразу же последуют грубейшие нарушения обмена. Ученые-биоэнергетики во время исследований работы митохондрий установили, что очень многие вещества способны повышать проницаемость мембран митохондрий для ионов водорода и электронов, уменьшая разность потенциалов между наружной и внутренней мембраной.
