Физические упражнения требуют значительных энергетических затрат и, следовательно, непременным условием успешного выполнения физических нагрузок является снабжение работающей мышцы достаточным количеством энергии.
В состоянии покоя мышечная ткань удовлетворяет свои энергетические затраты за счет сгорания СЖК. На фоне физических нагрузок режим расходования энергетического материала перестраивается. На начальном этапе (в течение 5-10 мин) мышцы расходуют в качестве энергетического материала собственный гликоген. Более длительная физическая нагрузка перестраивает энергетический обмен таким образом, что мышца при достаточных запасах местного гликогена начинает черпать энергию, абсорбируя циркулирующую глюкозу и частично СЖК. Активная и длительная физическая нагрузка (в течение 30- 40 мин) энергетически удовлетворяется в основном за счет сгорания абсорбируемой из циркуляции глюкозы, а более длительная работа - СЖК. Через 3-4 ч работы энергетические затраты покрываются в основном сгоранием СЖК (Wahren J., 1980).
Итак, быстрое включение мышцы в работу требует быстрого энергетического обеспечения этого процесса. Это требование удовлетворяется путем сгорания углеводов. Известно, что энергоемкость углеводов невелика, но при достаточном уровне инсулина процесс «разгорания» углеводов идет очень быстро. Однако длительная и особенно тяжелая работа может быть энергетически обеспечена лишь при сгорании жиров. Жиры медленно «разгораются», требуют для своего «воспламенения» большого количества кислорода и продуктов обмена углеводов, но энергоемкость жиров очень велика.
Обращает на себя внимание тот факт, что активное расходование во время физической нагрузки циркулирующей глюкозы не приводит в физиологических условиях к значительному снижению уровня сахара в крови. Колебания уровня гликемии при этом происходят в пределах нормальных величин. Гомеостаз глюкозы в данной ситуации обеспечивается повышением продукции и ускоренным поступлением в циркуляцию глюкозы, адекватным затратам.
Чем же регулируется этот сложный механизм поддержания нормогликемии в условиях усиленного расходования глюкозы работающей мышцей?
Известно, что синтез гликогена в печеночной клетке и продукция глюкозы печенью - инсулинзависимые процессы. При достаточном уровне инсулина в печеночной клетке идет активное складирование глюкозы в виде гликогена, при дефиците инсулина - активизируется гликогенолиз. Следовательно, переключение гликогенеза на гликогенолиз может произойти лишь при снижении концентрации инсулина. Доказано, что в физиологических условиях уровень инсулинемии при физической нагрузке уменьшается, что и обеспечивает поступление в кровь дополнительной порции глюкозы. Кроме того, физическая нагрузка сопровождается значительным повышением в крови уровня практически всех контринсулярных гормонов (адреналин, глюкагон, СТГ, кортизол, тироидные гормоны), обладающих выраженным гликогенолитическим свойством. Именно эти процессы (снижение уровня инсулинемии и увеличение количества контринсулярных гормонов) и обеспечивают нормальный уровень гликемии в условиях усиленной абсорбции глюкозы мышечной тканью во время физических нагрузок. Длительная физическая нагрузка, грозящая истощением запасов гликогена в печени, активизирует процесс глюконеогенеза.
Обращает на себя внимание и требует уточнения факт сочетания сниженного уровня инсулинемии и усиленной абсорбции глюкозы мышцами во время физической нагрузки. Абсорбция глюкозы мышечной тканью является, как известно, инсулинзависимым процессом. Было принято считать, что во время физических нагрузок усвоение глюкозы мышцами может происходить (частично) без помощи инсулина. Однако в последние годы доказано, что работающая мышца может адекватно абсорбировать глюкозу только в присутствии достаточного количества инсулина. Следовательно, усиленная утилизация глюкозы на фоне сниженного содержания инсулина в работающей мышце осуществляется в результате активизации каких-то других процессов, способных нивелировать эффект низкого уровня инсулинемии. В настоящее время доказано, что улучшение утилизации глюкозы в этих условиях прежде всего обусловлено усилением чувствительности к инсулину: физическая нагрузка значительно повышает число рецепторов к инсулину и связывание инсулина с рецепторами (Pederson О. et al., 1980).
Предполагают, что позитивную роль в процессе повышения утилизации глюкозы на фоне физической нагрузки имеют и такие факторы, как гипоксия, изменение в цитоплазме количества ионизированного Са2+, возрастание уровня мышечной активности и неподавляемой инсулиноподобной активности. Кроме того, играет роль и то обстоятельство, что на фоне физической нагрузки расширяется капиллярная сеть и усиливается кровоток в работающей мышце, что также активизирует утилизацию глюкозы при более низком уровне инсулинемии.
В настоящее время не вызывает сомнения тот факт, что постоянные физические нагрузки (тренировки) чрезвычайно благоприятно влияют на состояние углеводного и жирового обмена. Так, у тренированных людей уровень инсулинемии значительно ниже, а на фоне посталиментарной гипергликемии требуется меньший прирост инсулинемии для уменьшения уровня гликемии до нормальных цифр, чем у лиц с гиподинамией. Даже в остром эксперименте (абсолютный покой в течение 72 ч) у здорового человека снижается толерантность к углеводам при нормальном или повышенном уровне инсулинемии. Следовательно, в условиях гиподинамии развивается резистентность к инсулину. У тренированных лиц концентрация холестерина и триглицеридов достоверно ниже при достоверно более высоком уровне липопротеидов очень высокой плотности. Подобные соотношения в липидном составе крови являются лучшей профилактикой атеросклеротических заболеваний. Кроме того, постоянные физические нагрузки активно тренируют сердечнососудистую систему, повышают сопротивляемость к простудным заболеваниям. Физически тренированные лица адекватнее переносят различные стрессовые ситуации и, следовательно, более устойчивы к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды (Le Blanc J. et al., 1983; Rosenthal M. et al., 1983).
Учитывая важную роль стрессовых ситуаций в декомпенсации сахарного диабета, склонность больных к атеросклеротическим и сердечнососудистым заболеваниям, становится понятной роль постоянных физических нагрузок в компенсации болезни и профилактике осложнений.