Transcript Fyziologické aspekty pohybu

Fyziologické aspekty pohybu
PhDr. Michal Botek, Ph.D.
Fakulta Tělesné kultury, Univerzity Palackého
POHYB = STRESOR
STRESOR a STRES – narušení homeostázy
Akutní odpověď organismu
AKTIVACE STRESOVÉ OSY
snížení aktivity PARASYMPATIKU a zvýšení SYMPATIKU
+ vyplavení KATECHOLAMINŮ / Adrenalin + Noradrenalin /
ADRENERGNÍ RECEPTORY
α1; α2; β1; β2
REDISTRIBUCE KRVE
↑↑↑ METABOLISMU
REDISTRIBUCE KRVE
Rozšíření svalových tepen (účinek A – β adrenergní)
+
zúžení útrobních tepen kombinace NA (α adrenergní)
aA
REDISTRIBUCE krve z útrob do svalů při zátěži
KLID
ZATÍŽENÍ
KLID
ZÁTĚŽ
Zesílení vlivu katecholaminů
Cévy břicha
Cévy svalů
Cévy břicha
Adrenalin/Noradrenalin
Cévy svalů
ŘÍZENÍ METABOLISMU
o neurohumorální regulace (ANS + hormonální systém)
o odpověď závisí : DÉLKA + INTENZITA (50 % VO2max změny v ANS)
: TRÉNOVANOST + VNĚJŠÍ PODMÍNKY
NADH
FADH
Schéma převzato z Máček & Radvanský (2011)
HORMONÁLNÍ ŘÍZENÍ METABOLISMU
o sekrece hormonů se odvíjí od INTENZITY ZATÍŽENÍ
o > 50 VO2max = odpovědˇ jako POPLACHOVÁ REAKCE (SY+KA)
!!! ZATÍŽENÍ = KATABOLICKÉ LADĚNÍ METABOLISMU !!!
ZVÝŠENÁ POTŘEBA ENERGIE PRO PRACUJÍCÍ SVALY
o ↑↑ SEKRECE HORMONŮ:
Adrenalin (glykolýza + lipolýza)
Somatotropin (lipolýza)
Glukagon (glykolýza)
ACTH – Kortizol (lipolýza, proteolýza)
ZISK ATP
??? SMYSL LIPOLÝZY + UTILIZACE LAKTÁTU ???
o ↓ SEKRECE HORMONŮ:
Inzulín (nejsilnější anabolický hormon)
ENERGETICKÉ SYSTÉMY
 jediným možným zdrojem energie pro stah svalu
je chemická látka adenozintrifosfát (ATP) !!!
 ATP – CP: kreatin fosfát (CP) zásobárna energie pro ,,dobití“
ATP* (~2 s)
ANAEROBNÍ ZISK – ATP
300 – 500 (800) g
GLYKOGEN A GLUKÓZA
3 ATP
Pyruvát
2 ATP
ATP + LAKTÁT
: RYCHLÁ, ale NEHOSPODÁRNÁ cesta k získání ATP
PUFROVACÍ (NÁRAZNÍKOVÝ) SYSTÉM
Laktát H+ + HCO3
H2CO3
pH
CO2
+
H2O
CO2 v KRVI vede ke zvýšení CO2 ve
vydechovaném vzduchu a tím ke zvýšení
ventilace!
Při vysoké produkci LA může proniknout LAKTÁT
z buněk do krve
a odtud do jiných tkání
!!! koordinátor další látkové výměny !!!
Cesta Laktátu
o může být ve svalové tkáni, kde byl vytvořen (většinou bílá
svalová vlákna) nebo ve tkáni, do které se dostal krví
A) buď zpátky oxidován na pyruvát a rozložen v mitochondriích
(Krebsově cyklu) a CO2, H2O a energii,
B) nebo se z něj může zpětně vytvořit ZÁSOBNÍ GLYKOGEN
(tzv. glukoneogeneze, tj. tvorba glykogenu z nesacharidových zdrojů)
UTP
Pi
Glykogen
laktát
UDP
NAD
NADH
pyruvát
ATP
G-fosforyláza
LDH
ATP
G 1-P
ADP
hexokináza
GL
Pyruvát kináza
Pi
fruktóza-difosfatáza
GLYKONEOGENEZE
fosfoglycerát kináza
ADP
IZOMERACE
G 6-P
IZOMERACE
F 6-P
ATP
PFK
ADP
F 1,6-P
ATP enoláza ADP
P-enol pyruvát
Glyceraldehyd 3-P
Glyceraldehyd 3-P
NADH
NAD
Glyceraldehyd dehydrogenáza
GlukoZa/Glykogen
Rozklad s časem klesá
Pyruvát
Využití s časem roste
Acetyl-CoA
Laktát
Během tělesné práce
aerobní využití laktátu převyšuje využití glukózy.
Laktát se stává hlavním aerobním substrátem
!!! LAKTÁT ŠETŘÍ SACHARIDY BĚHEM ZATÍŽENÍ !!!
AEROBNÍ ZISK ENERGIE
sacharidy, lipidy,
proteiny
ATP
H2O
mitochondrie
H+
Pyruvát
ACETYL Co-A
KREBSŮV
/citrátový/
CYKLUS
CO2
AEROBNÍ VZNIK ENERGIE
= POMALEJŠÍ ALE EFEKTIVNĚJŠÍ !!!
SACHARIDY
TRIGLYCERIDY /Glycerol + 3 FFA/
Acyl Co-A
+ L-karnitin
MITOCHONDRIE
36 ATP + CO2 + H2O
Acetyl Co-A
8,5n – 7 ATP, n=počet cyklů
ČASOVÁ SOUSLEDNOST ZAPOJENÍ
METABOLICKÝCH SYSTÉMŮ
PŘI MAXIMÁLNÍ PRÁCI
Aerobní INTERVALOVÝ trénink
o opakované intervaly o vysoké intenzitě zatížení
oddělené relativně krátkými intervaly klidu.
o tento trénink, považovaný mnohdy pouze za trénink
anaerobní, zlepšuje i aerobní výkonnost
(interval odpočinku je natolik krátký, že neproběhne plné zotavení
a je stimulován aerobní systém).
INTERVALOVÝ TRÉNINK
o je založený na dynamice spotřeby kyslíku (VO2)
o krátký interval zatížení 15 s : 15 s zotavení
– zvyšování aerobní kapacity 1 : 1*
– zvyšování anaerobní kapacity 1 : 1 (60-240 s)
o* produkce laktátu, která neporušuje její rovnováhu !!!
VO2
VO2max
SF
Laktát 2-8 mmol/L
Z
15 s
O
15 s
čas
Úsek zotavení se stále prodlužuje
a úsek zátěže se relativně zkracuje
SF
Kon.zát.
(185)
Zot
Zot
Zot
Zot
Zač.zát.
(130)
Z
Z
A Z
B
Z
B>A
t
SF
200
ANP
150
100
aerobní
50
Výsledky intervalového i kontinuálního
tréninku se z hlediska zlepšení aerobní
čas
SF
kapacity aerobní
významně neliší !!!
anaerobní
ANP
Laktát
aerobní
120
KARDIOVASKULÁRNÍ DRIFT
čas
Účinky aerobního tréninku
o Zvyšuje aktivitu oxidativních enzymů a neovlivňuje
aktivitu enzymů ATP-cyklu a aktivitu glykolytických
enzymů.
Pyruvát (3C)
dehydrogenáza dekarboxyláza CO2
NADH + H+
Acetyl-CoA (2C) citrátsyntáza
NAD+
Oxalacetát (4C)
NAD+
dehydrogenáza
NADH + H+
Malát (4C)
Fumarát (4C)
FADH2
dehydrogenáza
Sukcinát (4C)
FAD
GTP
GDP
Citrát (6C)
Izocitrát (6C)
dekarboxyláza
NAD+
CO2
dehydrogenáza
NADH + H+
P
Alfa-ketoglutarát (5C)
Sukcinyl-CoA (4C)
NAD+
dehydrogenáza
NADH + H+
dekarboxyláza
CO2
Anaerobní trénink
Zvyšuje aktivitu ATP-cyklu
zvyšuje aktivitu glykolytických enzymů
MÁ pouze minimální vliv na oxidativní enzymy
Čili fyziologické změny vzniklé v důsledku tréninku
jsou vysoce specifické a závislé na typu tréninku!
UTP
GLYKOGEN
LAKTÁT
NADH
pyruvát
ATP
G-fosforyláza
UDP
NAD
LDH
Pi
ATP
G 1-P
ADP
hexokináza
GL
Pyruvát kináza
Pi
fruktóza-difosfatáza
fosfoglycerát kináza
ADP
IZOMERACE
G 6-P
IZOMERACE
F 6-P
ATP
PFK
ADP
F 1,6-P
ATPenoláza ADP
P-enol pyruvát Glyceraldehyd 3-P
NADH
NAD
Glyceraldehyd dehydrogenáza
Glyceraldehyd 3-P
,,Anaerobní“ práh (ANP) - Laktátový práh (LP)
Hraniční intenzita, při které je udržována dynamická
rovnováha mezi tvorbou a spotřebou laktátu.
Úroveň ANP lze tréninkem ovlivnit (společně s VO2max)
IZ odpovídající ANP
laktát
87–90 % SFmax
82–85 % VO2max
VO2
2-8 mmol/l
IZ
Vliv vytrvalostního tréninku
na laktátový práh (LT)
Typy svalových vláken
 TYP I. – pomalá (slow oxidative)
: vyšší obsah myoglobinu
: větší počet mitochondrií, enzymy aerobního metabolismu
: odolávají únavě, vysoce kapilarizované
 TYP II. A – rychlá oxidativní (fast oxidative)
: snižuje se obsah myoglobinu
: vyšší počet glykolytických enzymů než v I.
: méně kapilarizovaná
 TYP II. B – rychlá glykolytická (fast glycolitic)
: vysoká koncentrace a aktivita glykolytických enzymů
: rychle unavitelná
: vysoká schopnost generovat svalovou sílu
Aerobní trénink zvyšuje
• počet krevních kapilár na jedno svalové vlákno
• počet kapilár na průřez svalu
Obě tyto změny zlepšují prokrvení svalů!
Aerobní trénink
• stresuje víc vlákna ST (pomalá, červená) než vlákna
FT (rychlá, bílá).
• Proto vlákna ST zvětšují svůj objem.
• I když se % ST a FT nemění, vytrvalostní trénink
způsobí změnu charakteristiky vláken FTb (rychlá
vlákna, která mají nižší aerobní kapacitu) na FTa
(rychlá vlákna, která mají vyšší aerobní kapacitu).
Aerobní trénink a svalová buňka
• zvyšuje počet a objem mitochondrií.
• zvyšuje se aktivita většiny oxidativních enzymů.
• Všechny tyto změny jsou kombinované s adaptací
transportního systému.
• To vede ke zlepšení funkční kapacity oxidativního systému a
ke zvýšení vytrvalostní výkonnosti
a tedy i hodnoty VO2max !
GENETIKA A LIMITY
: potenciál organismu pro zvyšování VO2max je omezený!
: absolutní hodnoty vzrostou max. o 10 až 30 % (50 %)
Změny během postupně zvyšovaného plaveckého tréninku
Vytrvalostně trénované svaly
• obsahují významně vyšší zásoby glykogenu než
svaly netrénované.
• obsahují významně vyšší zásoby triglyceridů než
svaly netrénované.
• Aktivita enzymů, které zabezpečují oxidaci
mastných kyselin (produkty rozpadu triglyceridů), se
rovněž zvyšuje.
• Tím se zvyšuje využití tuků a šetří se glykogen.
ADAPTACE SVALOVÉHO
APARÁTU NA SILOVÉ PODNĚTY
ADAPTACE PROBÍHÁ VE TŘECH ETAPÁCH:
1. ETAPA: Období rychlého zlepšení „zvedací“ schopnosti proces učení (CNS).
Malé nebo žádné zlepšení síly jednotlivých svalů, ale pocit
zvýšené síly.
: efektivnější zapojování jednotlivých motorických jednotek
čili zlepšování techniky ne síly
: neuromuskulární adaptace po
2 týdnech !
Jones DA (1992). Strength of skeletal muscle and the effects of training. Br Med Bull 48: 592-604.
Komi P. V. (1992). Strenght and Power in Sport. Blackwell Scientific Publlication.
2. ETAPA: Zvýšení síly jednotlivých svalových vláken bez zvětšení
průřezu (bez hypertrofie).
: zlepšování intra- a intermuskulární koordinace
: efektivnější zapojování jednotlivých motorických jednotek
Neurální adaptace za 6 až 8 týdnů
Jones DA (1992). Strength of skeletal muscle and the effects of training. Br Med Bull 48: 592-604.
Komi P. V. (1992). Strenght and Power in Sport. Blackwell Scientific Publlication.
3. ETAPA: Pomalý ale stálý vzestup objemu a síly trénovaných svalů
: svalová hypertrofie
10 až 12 týdnů
Jones DA (1992). Strength of skeletal muscle and the effects of training. Br Med Bull 48: 592-604.
Komi P. V. (1992). Strenght and Power in Sport. Blackwell Scientific Publlication.
METABOLICKÝ EFEKT POSILOVÁNÍ
o zvýšení koncentrace svalového C, CP, ATP a glykogenu
o zvýšení aktivity glykolytických enzymů (PFK, LDH).
(Máček & Radvanský, 2011)
Co je to únava ???
signalizátor funkčních změn
v organismu
obranný mechanismus, projevující
se ochranným útlumem CNS při
překročení kritické úrovně zatížení
komplexní děj týkající se všech
funkčních systémů v organismu
Fyziologické příčiny únavy:
HOMEOSTÁZA
↓ energetických
substrátů (ATP, CP, GLu,
GLy)
anaerob. vznik ATP
↑La- - H+
↓ pH
↓ enzymatické
činnosti
kumulace katabolitů
a INT hydrolýza ATP
ve svalové buňce
porušená acidobazická a
iontová rovnováha
(Na+,K+, Ca2+ Mg2+,Cl-, La-, Pyr- )
SID, hyponatrémie
Radvanský & Vančura (2007)
DĚKUJI ZA POZORNOST