Енергозабезпечення серця та скелетних м’язів за фізичних навантажень: мітохондріальний вектор

Abstract

В оглядовій роботі з позицій визначення механізмів енергозабезпечення під час інтенсивних фізичних навантажень та необхідності прискорення процесу ресинтезу АТФ розглянуто метаболічні шляхи утворення енергії та окреслено можливі напрямки інтенсифікації цього процесу. Найважливішими для спортсмена системами, які лімітують фізичну працездатність, є серцево-судинна та м’язова, саме тому акцент зроблено на енергопродукуванні в міокардіоцитах і міоцитах. Для фізичної роботи потрібен ресинтез АТФ, який здійснюється за рахунок реакцій різних типів, під час яких виділяється енергія в анаеробних та аеробних реакціях із залученням запасів креатинфосфату і АДФ, що містяться в м’язових тканинах. Дуже важливими є функціональні наслідки змін мітохон- дріальної структури, пов’язані з різними конфігураціями мітохондрій і мітохондріуму в цілому − збільшення кількості органел, зростання щільності крист, нормалізація структурно-функціо- нального стану внутрішньої мембрани та її захист від окисного стресу та робочої гіпоксії, які притаманні інтенсивним фізичним навантаженням. В цілому, численні метаболічні процеси в міокарді, що властиві інтенсивним фізичним навантаженням, зазнають негативних зрушень при подальшій активізації спортсменів. Це супроводжується погіршенням енергоутворення через виникнення вторинних патофізіологічних і біохімічних перебудов і зменшення контрактильної здатності серця, а, відповідно, й зниженням доставки кисню до працюючих м’язів спортсмена. Одним із шляхів корекції енергодефіциту, який виникає за тривалих та інтенсивних фізичних навантажень, повинне бути використання екзо- або ендогенних речовин, що беруть участь в енергетичному обміні.

In this review, we consider metabolic pathways of energy production from the standpoint of determining the mechanisms of energy supply during intense physical activity and the need to accelerate the process of ATP resynthesis; possible directions of this process intensification are outlined. The most important systems for an athlete to limit his physical performance are the cardiovascular and muscular. That is why we emphasize on energy production in myocardial cells and myocytes. Energy production and energy exchange in cells is carried out by mitochondria, which are the main organelles of energy supply. Functional activity of these organelles is provided by the inner membrane, which contains components of the electron transport chain and ATPase. Physical activity requires ATP resynthesis, which is provided by different types of energyreleased reactions. An important part of our review reveals the analysis of data on the mitochondria themselves, which are key determinants of the functional state of the body’s cells during physical activity. Functional consequences of the changes in mitochondrial structure are of quite importance, especially associated with different configurations of mitochondria and mitochondrium − increasing the number of organelles and crystal density, normalization of the structural and functional state of the inner membrane and its protection from oxidative stress which is inherent in the intense physical activity. Oxidative stress and working hypoxia are a very common cause of further metabolic disorders, even before the formation of hypertrophy of chronic physical exertion, when you have to remove an athlete from the training process. In general, numerous metabolic processes in the myocardium, which are inherent in intense physical activity, undergo negative changes with further activation of athletes. One of the ways to correct energy deficiency caused by prolonged and intense physical activity should be the use of exogenous or endogenous substances involved in energy metabolism.