Ликбез: что такое митохондрии?

Источник: newrunners.ru

Все мы знаем, что движение — жизнь. И многие из нас знают, что процесс эволюции создал нас идеальными бегунами на длинные дистанции. Как и за счет чего у нас получается двигаться и делать это долго, а зачастую еще и быстро? Всё устроено примерно так: для движения нужна энергия, а для получения энергии нужны кислород и пища. Но как из воды, еды и кислорода получается энергия, используемая для различных нужд организма? Здесь в дело вступает наш самый главный, но невидимый союзник — митохондрия.

Слово «митохондрия» постоянно встречается в литературе, посвященной спорту на выносливость, и это неспроста. Почему и зачем маленькой митохондрии уделяется столько внимания?Митохондрии — это маленькие (размером с 1/2000–1/4000 часть кончика иголки) внутриклеточные органеллы, наши миниатюрные энергетические станции, которых в теле человека содержится огромное количество — примерно 2000 митохондрий на одну клетку. Это самый трудолюбивый и, наверно, самый прожорливый компонент клетки.Любопытен факт происхождения митохондрии. В 1926 году ученый по имени Айвен Уоллин выдвинул предположение, что митохондрии когда-то были самостоятельно живущими бактериями, а в процессе эволюции стали частью нашего организма. На роль «отца» митохондрии в 1985 году группа ученых номинировала микроорганизм со сложным названием Alphaproteobacteria. К слову, даже находясь внутри человеческой клетки, митохондрия продолжает вести вполне самостоятельную жизнь: у нее есть своя «мастерская» по синтезу белка, включая и собственные молекулы ДНК и РНК.
Каким образом митохондрии вырабатывают энергию?Короткий ответ — при помощи цикла Кребса и переноса электронов в дыхательной цепи. Не пугайтесь! Это значит, что для получения энергии митохондрии используют кислород и углеводы (сахар). Глюкоза, попадая внутрь митохондрии, «переупаковывается» в два важных компонента — пируват и никотинамидадениндинуклеотид (НАД). Эти два вещества транспортируются в центральную часть митохондрии, где в присутствии кислорода (это наиважнейший момент эффективной продукции энергии!) используются для выработки главного энергетического субстрата — АТФ. Правильнее рассматривать АТФ как валюту клетки, которая идет на оплату счетов за свет, воду, газ и электричество.Как работает валюта под названием АТФ?Каким образом АТФ помогает нам быть быстрее, выше, сильнее? Конечно, с помощью мышц. Внутри каждой мышечной клетки есть микроскопические нити протеина — актин и миозин. АТФ прикрепляется к миозину и помогает ему «зацепиться» за актин, перемещаясь и вызывая сокращение мышцы. Если по какой-то причине (недостаток кислорода или глюкозы) АТФ в вашем организме будет недостаточно — мышцы не смогут эффективно сокращаться, и вы довольно сильно замедлитесь или даже остановитесь. Знакомая ситуация?Продукция энергии в мышцах — сложный и комплексный процесс, но для него требуются простые ингредиенты, а именно сахар, кислород и кальций. Сахар — поставщик основных строительных блоков (пируват и НАД) для митохондрий, из которых получится АТФ. Кислород нужен для эффективного производства клеточной «валюты». Кальций помогает глюкозе трансформироваться в пируват и НАД, а также облегчает взаимодействие актина и миозина, помогая мышце сокращаться.Зачем нам кислород?Простой вопрос, но очень часто вызывает недоумение даже у студентов-медиков. Правильный ответ: кислород нужен митохондриям для производства АТФ. Без кислорода невозможна эффективная работа и производство АТФ. При достаточном его наличии скорость выработки АТФ в мышцах примерно в 13 раз выше, чем в ситуации недостаточного снабжения митохондрий кислородом. Говоря о недостатке кислорода и недостаточной выработке АТФ, нужно понимать, что речь идет не столько о нахождении, скажем, в условиях разреженного воздуха гор, а прежде всего о чрезмерно интенсивных (и частых) тренировках выше так называемого «лактатного порога». Каждый раз, проводя такую жесткую тренировку, мы залезаем в кислородный долг у организма, который нужно будет отдавать. Самым надежным способом уберечь себя от накопления этого долга является контроль пульса на тренировках, причем делать это лучше не по ощущениям, а с помощью более точного прибора — пульсометра.Можем ли мы влиять на митохондрии?Давайте перейдем от теоретических рассуждений к практике. Можем ли мы в реальной жизни влиять на работу митохондрий и, если да, как это сделать?Самое интересное, что мы довольно легко можем увеличить количество митохондрий в нашем организме и даже улучшить качество их работы. И сделать это нам помогают регулярные аэробные тренировки.В июльском номере журнала Sports Medicine авторы проследили связь между регулярными тренировками и количеством митохондрий. Оказалось, что аэробные нагрузки влияют на процесс образования митохондрий довольно предсказуемым образом: чем больше вы тренируетесь, тем больше митохондрий образуется. В течение нескольких месяцев количество митохондрий может увеличиться на 50%, но верно и обратное — как только регулярные тренировки прекращаются, количество митохондрий уменьшается, возвращаясь к исходным базовым значениям в течение нескольких месяцев.Больше тренировок — больше митохондрий?

Важно соблюдать баланс в тренировках, так как перетренированность и регулярные тренировки без должного восстановления приводят к повреждению мышечных клеток, включая и митохондрии. Вовремя заметить и не допустить перетренированности, а также оценить качество восстановления можно также с помощью пульсометра, путем наблюдения за пульсом покоя или вариабельностью пульса.


Объем или интенсивность?

Как стало понятно, регулярные тренировки — наилучший способ повлиять на митохондрии. Но что выбрать — объем или интенсивность? Правильный ответ — и то и другое. Давайте разберемся, как влияют на митохондрии повышение тренировочного объема и увеличение интенсивности.    1. Повышение объема тренировок. Помните о том, что митохондрии не могут эффективно работать без кислорода? Именно аэробные нагрузки способствуют увеличению количества митохондрий и изменению их формы. Изначально аэробные нагрузки приводят к отеку и разрушению митохондрий, но организм быстро восстанавливается от этого повреждения, а новые митохондрии становятся чуть больше и объемнее. Кроме того, аэробные нагрузки при регулярном повторении облегчают «починку» митохондрий. Самый эффективный и простой способ увеличить количество митохондрий и при этом не дать чрезмерную повреждающую нагрузку — аэробный бег во второй зоне. Еще одним «побочным» эффектом такого спокойного бега будет повышение выносливости.

   2. Увеличение интенсивности. Как быть с интенсивными тренировками, влияют ли они на митохондрии? Исследователи из Государственного университета Нью-Йорка провели серию экспериментов и выяснили, что повышение интенсивности будет вести к выраженному адаптивному эффекту со стороны митохондрий, увеличивая эффективность их работы. По словам исследователей, 10–15 минут бега в 4 зоне могут значимо повысить эффективность работы наших энергетических станций. Кроме того, даже короткие ускорения в конце тренировки способны запустить положительные изменения и улучшить работу митохондрий. Однако, как и в случае с аэробным бегом, здесь также важно дозировать нагрузку, постепенно повышая интенсивность, и избегать опасного соблазна бегать всё время только быстро (3–4 зона). Подобная интенсивность и излишнее рвение могут запросто привести к развитию перетренированности. Вода и еда?

Оптимальная функция клеток и внутриклеточных структур невозможна без поддержания оптимального водно-электролитного баланса, а также регулярного поступления питательных веществ, в частности углеводов. Внимательно следите за тем, чтобы пить достаточное количество воды, а также соблюдайте сбалансированную диету, чтобы обеспечить организм необходимыми строительными материалами.

Много митохондрий не бывает (вместо вывода)

Митохондрии — наш верный спутник и помощник в повышении выносливости и спортивном долголетии. Используя нехитрые принципы тренировок, мы можем влиять как на количество, так и на качество работы наших энергетических станций. Однако самым важным аспектом в погоне за митохондрией является ежедневное наблюдение за своим состоянием, постепенное повышение как объема, так и интенсивности тренировок, а также соблюдение баланса нагрузки и качественного восстановления. Ваши мышцы и митохондрии скажут вам спасибо новым личным рекордом!

Список литературы:1. Granata C, Jamnick NA, Bishop DJ. Principles of Exercise Prescription, and How They Influence Exercise-Induced Changes of Transcription Factors and Other Regulators of Mitochondrial Biogenesis. Sports Med. 2018 Jul;48(7):1541-1559.
2. Trewin AJ, Berry BJ, Wojtovich AP. Exercise and Mitochondrial Dynamics: Keeping in Shape with ROS and AMPK. Antioxidants (Basel). 2018;7(1):7.
3. Heo JW, No MH, Park DH, Kang JH, Seo DY, Han J, Neufer PD, Kwak HB. Effects of exercise on obesity-induced mitochondrial dysfunction in skeletal muscle. Korean J Physiol Pharmacol. 2017 Nov;21(6):567-577.