Максимальная физическая нагрузка большой длительности приводит организм спортсмена к увеличению продуцирования в мышечных клетках молочной кислоты, диффундирующей затем в крови и вызывающей изменения кислотно-щелочного равновесия. Снижение рН внутренней среды влияет на активность ряда ферментов, которая бывает наивысшей в слабощелочной среде (рН=7,35–7,40). Снижение рН в процессе физической нагрузки максимальной и субмаксимальной интенсивности приводит к уменьшению активности многих ферментов, в частности фосфофруктокиназы, АТФ-азы. У спортсменов величина рН может составлять 6,9 и ниже (после нагрузки высокой интенсивности в течение 40–60 с) [J. B. Osnes, L. Hermansen, 1997].
Если в прошлые десятилетия в научно-методической литературе рассматривались преимущественно локалистические, центрально-нервные или другие гипотезы возникновения утомления, то в последние годы у специалистов сложилось мнение о многообразии факторов и причин, ставших первопричиной наступления снижения работоспособности.
Тренировочная и соревновательная деятельность спортсмена включает в себя выполнение упражнений различной мощности и продолжительности, циклических и ациклических и т. д. При этом, естественно, возможно проявление различных механизмов и локализации утомления.
Исследования показали, что важное значение в определении функциональной готовности спортсменов к тренировочной и соревновательной работе играют показатели активности симпато-адреналовой системы (САС). Являясь нейро-гормональным индикатором, характеризующим реакцию спортсменов в ответ на тренировочные и соревновательные нагрузки, эта система играет важнейшую гомеостатическую и адаптационно-трофическую роль в организме. Ее можно использовать для оценки текущего состояния, эмоционального напряжения и развития утомления [Г. Н. Кассиль, 1976, 1978; М. С. Мищуков, С. Д. Галимов, 1980].
В исследовании В. В. Мехрикадзе (1985) было показано, что при кратковременной интенсивной нагрузке (тренировке, направленной на увеличение скорости бега) по сравнению с предтренировочным фоном наблюдалась достоверная активация гормонального и медиаторного звеньев САС. Было отмечено повышенное выделение адреналина (в 3 раза), норадреналина (в 1,5 раза), однако резервные возможности системы, оцениваемые по экскреции ДОФА, существенно не изменялись.
При напряженной тренировочной нагрузке (30–60 с), направленной на совершенствование скоростной выносливости, наблюдалось достоверное увеличение активности звеньев САС. Так, экскреция адреналина и норадреналина по сравнению с фоном возрастала почти в 3 раза и дофамина – более чем в 2 раза. Такая реакция САС на длительную нагрузку является положительной.
Таким образом, у спринтеров при нагрузке скоростной направленности САС преимущественно реагирует адреналовой реакцией. Это хорошо согласуется с известными представлениями о том, что адреналин – «гормон тревоги» ответствен за быструю мобилизацию энергетических ресурсов, быстрый переход организма из состояния покоя в состояние повышенной активности [Г. Н. Кассиль, 1978].
Существует мнение, что утомление – следствие накопления в мышцах молочной кислоты. Теория о том, что молочная кислота является причиной мышечного утомления, возникла еще в начале ХХ столетия. «Это – одна из классических ошибок в истории науки», – утверждает George Brooks, профессор факультета общей биологии Калифорнийского университета. Ее появление находится в непосредственной связи с идеями Отто Мейерхофа, получившего в 1922 г. Нобелевскую премию в области физиологии и медицины за открытие связи между потреблением кислорода и метаболизмом молочной кислоты в мышцах. Интерпретация этого открытия, сделанная позднее, широко известна: поступление кислорода в мышцы в количествах, меньше необходимых, ведет к лактатацидозу, который является причиной мышечного утомления. По мнению G. Brooks, эта кислота используется в качестве энергии, образуясь, в том числе, и в мышцах, получающих достаточно кислорода. Миоциты превращают глюкозу или гликоген в молочную кислоту, расщепляемую митохондриями с образованием энергии. С повышением тренированности способность мышечной ткани метаболизировать лактат повышается, особенно при коротких, но очень интенсивных физических нагрузках.