تصویر یک ورزشکار که از حد خود فراتر می رود، در ورزش نمادین است—اخم تلاش، عضلات تحت فشار، و ضربه نهایی به سمت خط پایان. با این حال، آنچه موفقیت را در آن لحظات حیاتی تعیین می کند، فقط قدرت ذهنی یا عضلات قابل مشاهده نیست. این یک سری پیچیده و میکروسکوپی از واکنش های شیمیایی است که در اعماق سلول ها رخ می دهد.
برای دهه ها، شکافی بین مربیگری عملی ("برادر-علم") و فیزیولوژی ورزشی دقیق وجود داشته است. پر کردن این شکاف به معنای درک این است که سیستم های انرژی بدن مفاهیم انتزاعی نیستند، بلکه مسیرهای بیولوژیکی ملموسی هستند که می توانند آموزش داده شوند، سوخت رسانی شوند و دستکاری شوند. سنگ بنای این درک در این است که بدن چگونه قند را تحت فشار پردازش می کند: رابطه بین گلیکولیز، لاکتات و ریکاوری.
اتاق موتور: گلیکولیز و انرژی ناگهانی
هر انقباض عضلانی نیاز به آدنوزین تری فسفات (ATP) دارد، ارز انرژی جهانی بدن. در طول حرکات انفجاری یا ورزش شدید، تقاضا برای ATP سریعتر از آنکه اکسیژن بتواند به بافت ها برسد، افزایش می یابد. برای پاسخگویی به این تقاضای فوری، بدن به ذخایر سوخت ذخیره شده خود روی می آورد: گلیکوژن.
گلیکوژن، ذخیره شده در عضلات و کبد، به واحدهای گلوکز تجزیه می شود. از طریق فرآیندی به نام گلیکولیز، این گلوکز به سرعت شکسته می شود تا ATP تولید کند. این مسیر سریع است، برای کار با شدت بالا ضروری است، اما هزینه متابولیکی دارد. محصول نهایی گلیکولیز طبیعی پیروات است. هنگامی که اکسیژن فراوان باشد، پیروات وارد میتوکندری می شود تا مقادیر زیادی انرژی را به طور موثر ایجاد کند.
با این حال، در طول اوج تلاش ورزشی، "پنجره اکسیژن" بسته می شود. میتوکندری نمی تواند پیروات را به اندازه کافی سریع بپذیرد.
تصور غلط لاکتات
هنگامی که مسیر هوازی به دلیل شدت مسدود می شود، بدن با یک بحران روبرو می شود. گلیکولیز برای ادامه کار نیاز به مولکول های حامل خاصی (NAD+) دارد. اگر این مولکول ها تمام شوند، تولید انرژی متوقف می شود و ورزشکار به دیوار می خورد.
برای جلوگیری از این توقف سلولی، بدن یک مکانیسم ایمنی تکاملی را فعال می کند. آنزیمی به نام لاکتات دهیدروژناز (LDH) پیروات اضافی را به لاکتات تبدیل می کند.
سال ها، لاکتات (اغلب با اسید لاکتیک اشتباه گرفته می شود) به عنوان یک محصول زائد مسئول درد عضلانی و خستگی مورد انتقاد قرار می گرفت. علم ورزش مدرن این را به عنوان یک تصور غلط فاحش می شناسد. تبدیل به لاکتات یک اشتباه نیست. این یک مکانیسم حیاتی برای بقا است. با ایجاد لاکتات، بدن مولکول های حامل لازم (NAD+) را بازسازی می کند تا به گلیکولیز اجازه ادامه دهد.
لاکتات دشمنی نیست که ورزشکار را متوقف می کند. این راه حل موقتی است که به آنها اجازه می دهد برای آن سی ثانیه اضافی سرعت بگیرند.
کارخانه بازیافت: چرخه کوری
داستان انرژی با تولید لاکتات در عضله به پایان نمی رسد. بدن انسان فوق العاده صرفه جو است. لاکتات تولید شده در طول ورزش شدید یک منبع سوخت ارزشمند است که منتظر بازپس گیری است.
لاکتات از سلول های عضلانی در حال کار به جریان خون نشت می کند، جایی که می تواند توسط قلب و مغز برای سوخت مورد استفاده قرار گیرد. به طور حیاتی، بیشتر آن به کبد می رود. کبد یک شاهکار متابولیکی قابل توجه به نام چرخه کوری را انجام می دهد. لاکتات "زائد" را می گیرد و با استفاده از انرژی، آن را دوباره به گلوکز تبدیل می کند. سپس این گلوکز جدید دوباره به جریان خون آزاد می شود تا دوباره توسط عضلات استفاده شود یا به عنوان گلیکوژن برای تلاش های آینده ذخیره شود.
این چرخه جنبه مهمی از استقامت را برجسته می کند: توانایی پاکسازی و بازیافت لاکتات به همان اندازه مهم است که توانایی تولید سریع انرژی.
از بیوشیمی تا سکو
چرا یک مربی یا یک ورزشکار نیاز به درک تنفس سلولی دارد؟ زیرا روش های آموزش نخبگان بر اساس این واقعیت های بیولوژیکی ساخته شده اند.
درک این مسیرها همه چیز را از تغذیه گرفته تا پروتکل های دوپینگ اطلاع می دهد. به عنوان مثال، دانستن ویژگی های متابولیسم کربوهیدرات، زمان بندی دقیق و نوع نوشیدنی های شیرین را که یک ورزشکار استقامتی برای حفظ شار گلیکولیتیک بدون ایجاد ناراحتی گوارشی مصرف می کند، تعیین می کند.
علاوه بر این، دانش عمیق تر امکان آموزش هوشمندانه تر را فراهم می کند. آموزش "آستانه لاکتات" اساساً به بدن آموزش می دهد که در چرخه کوری کارآمدتر شود—لاکتات را سریعتر از تولید آن پاک می کند. به طور مشابه، آموزش هیپوکسی (آموزش در محیط های کم اکسیژن) بدن را مجبور می کند تا این مسیرهای بی هوازی را بهینه کند و آنزیم های درگیر، مانند LDH، را کارآمدتر کند.
در حوزه پزشکی ورزشی و مبارزه با دوپینگ، این نشانگرها به علائم آشکار تبدیل می شوند. سطوح بالای برخی از آنزیم ها، از جمله اشکال خاصی از LDH، می تواند نشان دهنده آسیب بافتی ناشی از تمرین بیش از حد باشد یا در برخی زمینه ها، پرچم های قرمز برای استفاده از مواد افزایش دهنده عملکرد باشد که سرعت متابولیک را تغییر می دهند.
نتیجه گیری
عملکرد ورزشی در نهایت یک بیان ماکروسکوپی از کارایی میکروسکوپی است. در حالی که عزم و اراده ورزشکار را به جلو می راند، ماشین آلات بیوشیمیایی محدودیت سرعت را تعیین می کند. با احترام به رقص پیچیده گلوکز، لاکتات و قابلیت های بازیافت کبد، مربیان و ورزشکاران از حدس و گمان فراتر می روند و محدودیت های فیزیولوژیکی را به مزیت های رقابتی تبدیل می کنند.