Попытаемся рассмотреть основные моменты энергетического обеспечения организма и пути воздействия на этот сложный процесс.
Наш организм львиную долю энергии получает в процессе окисления пищевых веществ.[13]
Есть два основных пути биологического окисления в организме:
1-й путь — это кислородное окисление. Его конечные продукты — вода (НО>2) и углекислый газ (СО>2). В биохимии такое окисление называется "дыханием".
2-й путь — это бескислородное окисление, которое в биохимии называется «брожением». Его конечные продукты — молочная кислота и вода.
Энергия, высвобождаемая в процессе окисления энергетических субстратов,[14] аккумулируется в виде макроэргов — соединений, богатых фосфорными связями (т. е. имеющих один или несколько остатков фосфорной кислоты). Существует множество различных макроэргов: АТФ, ГТФ, АДФ и др. Они образуют стабильный энергетический фонд организма, ведь поступление энергии извне крайне неравномерно. Такой энергетический фонд относительно равномерно расходует энергию на насущные нужды организма. Часть энергии рассеивается в виде тепла, и это тоже необходимо, чтобы поддерживать оптимальную температуру тела.
Как повысить энергетический потенциал организма? Ответ напрашивается сам собой: усилить окислительные процессы в организме, что приведет к усилению синтеза макроэргов. Вот только как это сделать? И какое окисление в первую очередь надо усилить, кислородное или бескислородное?
На первый взгляд самым выгодным кажется усиление дыхания. И в самом деле, при дыхании окисление 1 моль глюкозы дает нам 38 моль АТФ, в то время как при брожении окисление 1 моль глюкозы дает нам всего лишь 2 моль АТФ. Однако скорость брожения на порядок выше скорости дыхания и в конечном итоге общее количество синтезированной АТФ выше. Кроме того, один из конечных продуктов брожения — молочная кислота — в печени вновь превращается в глюкозу,[15] которая вновь включается в энергетический обмен.[16]
С точки зрения эволюции, брожение является более древним процессом, возникшим в те времена, когда атмосфера содержала очень мало кислорода. Появление дыхания связано с приспособлением живых организмов к избытку кислорода в окружающем воздухе.
Как видим, и с точки зрения энергообеспечения брожение так же является процессом более выгодным, а следовательно его нужно предпочесть дыханию.
Если подвергнуть организм воздействию гипоксии-гиперкапнии, он стремится приспособиться к недостатку кислорода путем уменьшения доли кислородного окисления и увеличения доли бескислородного. В результате возникающих адаптационно-приспособительных реакций уменьшается потребность организма в атмосферном кислороде и это, кстати является одной из причин, по которой у всех занимающихся гипоксической дыхательной тренировкой значительно уменьшается глубина дыхания.
Уменьшения глубины дыхания вместе с уменьшением потребления организмом кислорода дает огромное преимущество при физической работе в осложненных условиях, значительно повышая выносливость. Особенно важен данный результат для спортсменов, которые занимаются такими видами спорта как бег, плавание, лыжи и, конечно же, альпинизм.
Для того чтобы до конца понять механизм повышения выносливости при адаптации к гипоксии, необходимо четко уяснить, чем лимитирована длительность и интенсивность совершаемой работы. В настоящий момент можно выделить 5 основных факторов, которые лимитируют работоспособность:
1-й фактор: мощность дыхательного аппарата.
2-й фактор: мощность сердечной мышцы.
3-й фактор: способность сосудов к осуществлению адекватного кровотока.
4-й фактор: способность печени утилизировать молочную кислоту, т. е. мощность глюконеогенеза.
5-й фактор: утомление нервных центров.
Каждый из этих факторов, даже взятый в отдельности, уже может стать ограничителем общей работоспособности, если данный орган или система работают на пределе, но обычно все они в той или иной степени выступают в роли ограничителей, взаимодействуя друг с другом. Попробуем рассмотреть каждый фактор в отдельности.
1. Мощность дыхательного аппарата. При очень интенсивной работе может наступить противоречие между потребностью организма в кислороде и способностью дыхательного аппарата удовлетворить эту потребность. Тогда дыхательный аппарат будет выступать в роли фактора, лимитирующего работоспособность. Примером может служить быстрый бег. При непрерывном наращивании скорости бега рано или поздно наступает момент, когда дыхательный аппарат не обеспечивает должного притока воздуха извне, т. е. наступает противоречие между потребностью организма в О
