Буферни системи

Вътрешната среда на организма – невидимият свят, за видими резултати.

Съществуват три механизма за контрол на киселинно-основния баланс във вътрешната среда на организма:

• Химически буфери.
• Белодробна вентилация.
• Функция на бъбреците.

Химическите буфери – бикарбонат, фосфат и протеин – осигуряват бързо защитната фронтова линия за поддържане на постоянно, киселинно-основно съдържание във вътрешната среда на организма.

Бикарбонатът действа, за да предпазва мускула. Високите киселинни нива в организма, получени вследствие на строга диета или интензивна тренировка, сериозно затрудняват растежа на мускулите и причиняват изяждане на мускулния протеин, тъй като организмът е принуден да търси необходимите запаси, за да се пребори с умората. Това състояние се нарича “кетоза” поради наличието на кетонови тела, които се образуват, когато организмът самоизяжда запасите си от аминокиселини, и по-точно от глутамин, както и други аминокиселини, включени в образуването на амоняк, по-късно изхвърлян чрез черния дроб. (Gougeon-Reybum R., Marliss E.B. “Effects of sodium bicarbonate on nitrogen metabolism and ketone bodies during very low protein diets in obese subjects.” Metabolism, 1989, 38, 1222-1239.)

Фосфатите /фосфорната киселина и натриевия фосфат/ взаимодействат по подобен начин с бикарбоната, за да съхранява протеиновите запаси. Те имат важно значение за регулиране на киселинно-основния баланс в бъбречните канали. Фосфатът играе и важна роля за представянето на спортиста поради участието си в АТФ, креатиновия фосфат и в буферното действие на кръвта в мускула. Освен това, фосфатът повишава нивата на DP 2,3 в кръвта, като в резултат повишава притока на кислород в работещия мускул. (Cade R., et al.:”Effects of phosphate loading on 2-3 diphos phosphoglycerate and maximal oxygen uptake.” Medicine and Science in Sports and Exercise 263-268, 1984.)

Отбелязано е, че бикарбонатът може да увеличи аеробното работа, както бе отчетено при едно изследване върху резултатите от работа на тренажор, също така и да повиши VO2 max. (Miller, C. et al.: “Effects of phosphate loading on maximal and five mile run performance” Medicine and Science in Sports and Exercise 21: supplement 48, 1989.)

Не бива да се подминава и фактът, че бикарбонатът също подобрява анаеробните упражнения и производството на енергия при изпълнение на многокротни кратки спринтове. (Lavender, G. and Bird, S.: “Effects of sodium bicarbonate ingestion upon repeated sprints.” British Journal of Sports Medicine 23: 41-45, 1989.)

Още нещо много важно, свързано с приемането на бикарбонат като буфер, е че може да се предизвика стомашно-чревно разстройство, поради предписаните доста големи дози /за да се получи желания ефект 250 – 300 мг/. Освен това, с бикарбоната се поема доста голямо количество натрий и поради това се препоръчва да се приема и калиев бикарбонат, за да уравновеси прекомерното количество натрий.

Протеините на вътреклетъчната тъкан допринасят за регулирането на рН на плазмата. Някои аминокиселини притежават свободни киселинни радикали, които при разпадането си образуват ОН-, която може да се свърже с Н+ и да образува вода. Това е от огромно значение за спортистите, провеждащи продължителна тренировка.

Обобщение на ролята на химическите буфери

Трябва да приемем, че химическите буфери действително действат. Недостатъкът при тях е, че могат да блокират признаците на умора и стрес на мускулите /като намаляват крамповете, свързани обикновено с натрупване на млечна киселина/. Без обичайните “предупредителни сигнали,” може лесно да си премине границите на безопасното натоварване и да се предизвикат травми. По-безопасен метод да се разширят границите е да се увеличи аеробния капацитет. Някои спортисти са в състояние да надхвърлят предишните граници на натрупване на млечна киселина, като повишават ефективността си и демонстрират по-голяма “всеотдайност”. Други наистина изграждат по-голяма поносимост към натрупването на млечна киселина, което е ясен симптом за добра тренираност. Този подход може и да отиде твърде далеч, извън границите на безопасността. Помнете, ако почувствате болка, обикновено за нея има причина. Когато се обади, обърнете й внимание.

Вентилационната и бъбречна системи представляват втората защитна фронтова линия в регулирането на киселините и основите. Тези системи влизат в действие, когато вече са настъпили промени в нивото на рН. Промените в алвеоларната вентилация могат бързо да променят свободния Н+ в извънклетъчната течност. Бъбречните канали пък играят ролята на последни “пазачи” като секретират в урината и абсорбират наново бикарбоната. Трябва да отбележим, че потенциалния капацитет на вентилационния буфер е около два пъти по-голям от комбинираното действие на химическите буфери.

Когато се извършват усилени физически упражнения, при които Н+ се получава от образуването на млечна киселина, регулирането на рН става все по-трудно. (Costil, D.L. et al. Leg muscle pH following sprint running. Med. Sci. Sprts Exerc., 15:325, 1983). Такава ситуация възниква, когато се влагат максимални усилия в кратки отрязъци от време и когато нивата на лактата в кръвта могат да достигнат 30 милимола /ммол/ и дори повече. (Hermansen, L.: Lactate production during exercise in muscle metabolism during exercise. Edited by B. Pernov&B. Saltin. New York: 1971.)

Общо взето, линейната зависимост между концентрацията на лактата в кръвта и кръвното рН остава ненарушена и по време на почивка и по време на различни видове краткотрайни упражнения (Osnes, J.B.&Hermansen, L.: Acid-base balance after maximal exercise short duration. APPL. Physiol. 32:59, 1972). При цитираните експерименти, в кръвта е отчетена рН 7.43 по време на почивка и снижаване на рН до 6.80 по време на продължителни усилени упражнения. Измерванията, свързани направо с активния мускул, обаче показват още по-ниски стойности, като най-ниската регистрирана е 6.4 / точката на изтощението. Отбелязахме, че степента на ацидоза при нива на рН под 7.00 не остават без последствия. Много от изследваните лица чувстват гадене, главоболие и виене на свят, а освен това, и болезнени крампове в действащите мускули.

Веднага възниква логичният въпрос, наистина ли тренировката се отразява положително на буферния капацитет на организма. Всеобщо прието е, че усилената анаеробна тренировка дава възможност човек да понася повишаване на нивата на млечната киселина и по-ниски рН стойности на плазмата отколкото това е било възможно преди тази тренировка. Макар да приемаме идеята, че организмът се адаптира и претърпява необходимите промени, за да регулира съотношението между киселините и основите, за това твърдение все още не съществуват конкретни научни доказателства. Способността да понася по-успешно промените в киселинно-основния баланс се дължи на повишената психическа поносимост на индивида към екстремни психологически и физически промени. (McArdle, William D., Katch, Frank I., Katch, Victor L.: Exercise Physiology; Energy, Nutrition, and Human Performance: Lea, Febiger; Philadelphia, P.A. 1986. p. 239.).