Transcript Fyziologie zátěže - úvodní hodina

Fyziologie zátěže
úvodní hodina
Fyziologie zátěže
Doporučená literatura:
1. Máček, M., & Máčková, J. (1997). Fyziologie tělesných
cvičení. Brno: Masarykova univerzita.
2. Havlíčková, L. et al. (1991). Fyziologie tělesné zátěže.
Praha: Univerzita Karlova
3. Hamar, D., & Lipková, J. (2001). Fyziológia telesných
cvičení. Bratislava: Univerzita Komenského.
4. Placheta, Z., et al. (2001). Zátěžové vyšetření a pohybová
léčba. Brno: Masarykova univerzita.
5. Wilmore, J. H., & Costill, D. L. (1994). Physiology of sport
and exercise. Champaign, IL: Human Kinetics.
Pohybová zátěž
 vyvolává změny v organismu:
A) Akutní - reakce (odpověď) na jednorázovou zátěž
– např. ↑ SF, ↑ DF
B) Chronické - adaptace při opakování zátěži
- např. ↓ SF klidové a ↓ SF při stejné zátěži
Svalová činnost je spojena se zvýšením energetických nároků.
- pokles ATP, zvýšení ADP (↓ATP:ADP)
Resyntéza ATP:
- Anaerobně (GL, GG, ADP+ADP, ADP+CP) – rychlá, malý
výnos
- Aerobně (O2) – pomalejší, energeticky výnosnější
Pásma energetické krytí
intenzita zatížení
trvání
převážné využití
výkonu
tvorba
svalová
laktátu
vlákna
rychlostní (max.)
do 15 s
ATP,
CP
malá
Anaerobní
alaktátové
rychlostně-vytr.
15 – 50 s
(submaximální)
ATP, CP, anaerobní
maximální II B a II A
glykogenolýza a glykol.
Anaerobní laktátové
krátkodobá
do 120 s anaerobní a aerobní gl. submax.
střední
do 10 min
dlouhodobá
II B
aerobní glykolýza
Aerobní
alaktátové
nad 10 aerobní gl., později tuky
min
II B a II A
střední a 
II A
malá
I
- s trváním pokles
(?Havlíčková et al, 1991)
Podíl energetického krytí v závislosti na trvání zátěže [%]
(Placheta et al., 2001)
Při aerobní fosforylaci resyntéza ATP oxidací sacharidů
(glukóza) a tuků (VMK)
Reakce organismu (neurohumorálně řízené) vedoucí ke
zvýšenému zásobení pracujících svalů energetickými
zdroji a O2
- zvýšení glykémi (z jaterního glykogenu)
- aktivace tukových zásob (VMK)
Nárůst energetického krytí se zvyšující se intenzitou je
dán:
VO2max
Anaerobní práh
POZOR:
Značně
idealizovaný
„STARÝ“
model.
Aerobní práh
KLID
aerobně
anaerobně
POZOR
„Nové“ pojetí energetických zón,
využití laktátu (laktátový člunek,
maximální laktátový setrvalý stav), …
- podrobnosti viz přednáška doc.
Stejskala
Tradiční pojetí energetických zón × nové pojetí
Začátek zátěže
Tradiční
Nové
ATP-CP systém
10–15 sekund
1–2 sekundy
Anaerobní
glykolýza
Aerobní
krytí
Vrchol kolem 40. s
Začíná převažovat
po několika
minutách (2,5–5 min)
Vrchol dosažen už
po 5 s pak několik
desítek sekund
udržováno
Začíná převažovat
od 60–75 s
Tradiční pojetí energetických zón × nové pojetí
Trvání zátěže
Tradiční
Nové
Trvání
neovlivňuje
jednotlivé zóny,
rozhodující je
intenzita.
Pří zátěži trvající déle jak
75 sekund vždy převládá
aerobní krytí (bez ohledu
na intenzitu), anaerobní
převládá pouze
krátkodobě při zvýšení
intezity.
Nad anaerobním
prahem
dominuje
anaerobní krytí
Anaerobní práh ×
maximální laktátový
setrvalý stav
Zdroje energetického krytí při zvyšující se intenzitě
RQ sacharidů = 1
RQ =
CO2
1 g = 4,1 kcal
O2
RQ tuku = 0,7
1 g = 9,3 kcal
(Hamar & Lipková, 2001)
aerobní práh
anaerobní práh
Lipidy
- energeticky bohatší (1 g = 9,3 kcal)
- vyžaduje více O2 (EE = 4,55 kcal)
- využívány při dostatku O2 (v klidu a nízké intenzitě)
Sacharidy
- energeticky chudší (1 g = 4,1 kcal)
- vyžaduje méně O2 (EE = 5,05 kcal)
- využívány při nedostatku O2 (vyšší intenzita, i
anaerobně)
- určité množství využíváno i v klidu
Zdroje energetického krytí při zvyšující se intenzitě
RQ sacharidů = 1
1 g = 4,1 kcal
RQ tuku = 0,7
1 g = 9,3 kcal
(Hamar & Lipková, 2001)
Schéma transportu O2 a CO2
O2
CO2
(Wasserman, 1999)
Čím více O2 dopraveno k pracujícím svalům, tím
větší aerobní produkce energie (větší rychlost
běhu, pozdější přechod na anaerobní krytí, déle
trvající zátěž)
Schéma transportu O2 a CO2
O2
CO2
(Wasserman, 1999)
Fickova rovnice:
.
VO2 = Q × a-vO2
SV
SF
VO2 – spotřeba kyslíku [ml/min]
Q – minutový srdeční výdej [ml]
a-vO2 – arterio-venózní diference kyslíku
SV – systolický (tepový objem) [ml]
SF – srdeční frekvence [tep/min]
a-vO2 – arterio-venózní diference kyslíku
a-vO2 – arterio-venózní diference kyslíku
- rozdíl mezi obsahem kyslíku v arteriální krvi a v krvi
venozní, která se vrací do srdce.
- hodnota vypovídá o množství kyslíku, které je využito
v periferii (pracujícími svaly)
- je dána schopností svalů přijímat a využít O2 z krve
(prokrvení svalů – redistribuce krve, mitochondrie
množství pracujících svalů)
- v klidu 50 ml O2 z 1l krve
- v zátěži až 170 ml O2 z 1 l krve
(100 ml krve obsahuje při plném nasycení 20 ml O2)
(1l krve obsahuje při plném nasycení 200 ml O2)
1l krve obsahuje při plném nasycení 200 ml O2
Aby bylo udrženo při zátěži:
↑DF (dechové frekvence)
- z 12-16 dechů/min až na 60 (70 i více)
↑DV (dechový objem)
- z 0,5 l až na 3 l
Minutová ventilace: DF × DV
- z 6 l v klidu na 150 při max. zátěži (i více)
.
VO2 = Q × a-vO2
klid: NETRÉNOVANÝ
klid: TRÉNOVANÝ
Q = SF × SV
4,9 l = 70 tep/min × 70 ml
4,9 l = 40 tep/min × 120 ml
Při práci se zvyšuje SF i SV - ↑ Q
- SV se zvyšuje až do SF 110–120 tepů
(od 180 tep/min klesá)
- SF = 220 - věk
.
VO2 = Q × a-vO2
klid: NETRÉNOVANÝ
klid: TRÉNOVANÝ
Klid:
Q = SF × SV
4,9 l = 70 tep/min × 70 ml
4,9 l = 40 tep/min × 120 ml
VO2 = 4,9 l krve × 50 ml O2
VO2 = 245 ml/min
Pro 70 kg člověka:
245 : 70 = 3,5 ml O2/kg/min (1MET)
.
VO2 = Q × a-vO2
Q = SF × SV
Max. zátěž: NETRÉNOVANÝ 20 l = 200 tepů × 100(130)ml
Max. zátěž: TRÉNOVANÝ 35 l = 200 tepů × 175(200)ml
.
VO2 = Q × a-vO2
Max. zátěž:
NETRÉNOVANÝ:
VO2max= 20 l krve × 157 ml O2
VO2 max= 3140 ml/min
Pro 70 kg člověka:
3140 : 70 = 45 ml O2/kg/min (13 MET)
.
VO2 = Q × a-vO2
Max. zátěž:
TRÉNOVANÝ:
VO2max= 35 l krve × 170 ml O2
VO2 max= 5950 ml/min
Pro 70 kg člověka:
5950 : 70 = 85 ml O2/kg/min (25 MET)
Definition and explanation of VO2max
VO2max
- is maximum volume of oxygen that by the body can
consume during intense (maximum), whole body
exercise.
- expressed:
- in L/min
- in ml/kg/min
- METs
1 MET - resting O2 consumption (3.5 ml/kg/min)
10 METs = 35 ml/kg/min
20 METs = 70 ml/kg/min
Importance of VO2max
Higher intensity of exercise
Higher energy demands (ATP)
Increase in oxygen consumption
Lower VO2max = less energy = worse achievement
VO2 max
Maximální spotřeba kyslíku
(při maximální intenzitě zatížení).
- vyjadřuje aerobní kapacitu
Průměrně (20 let): ženy 35 ml/kg/min
muži 45 ml/kg/min
Trénovaní: až 90 ml/kg/min (běh na lyžích)
Klesá s věkem, nižší u žen, dědičnost
(Seliger & Bartůněk, 1978)
VO2max
♂
♀
VO2max = Qmax × a-vO2max
Na zvýšení VO2max se podílejí:
1) Zvýšení a-vO2max – podílí se na zvýšení asi jen
z 20 %
2) Zvýšení Qmax – ovlivnění 70–85 %
Schéma transportu O2 a CO2
(Wasserman, 1999)
Limitující faktory VO2max
1) Dýchací systém - není limitujícím faktorem
2) Svalový systém - je limitujícím faktorem
3) Kardiovaskulární systém - je rozhodujícím
faktorem
Zdroje energetického krytí při zvyšující se intenzitě
RQ sacharidů = 1
1 g = 4,1 kcal
RQ tuku = 0,7
1 g = 9,3 kcal
(Hamar & Lipková, 2001)
VO2max
[ml/kg/min]
45
AP
50-60 %
VO2max
3,5
Intenzita zatížení (rychlost běhu,…)
AP (aerobní práh)
- maximální intenzita při které přestává
„výhradní“ aerobní krytí
- intenzita od které se začíná zapojovat
anaerobní krytí a tak vzniká laktát
- hladina laktátu (2 mmol/l krve)
VO2max
[ml/kg/min]
plató
45
AnP
70-90 %
VO2max
AP
50-60 %
VO2max
3,5
Intenzita zatížení (rychlost běhu,…)
AnP (anaerobní práh)
- maximální intenzita při které začíná
převládat anaerobní krytí
- intenzita při které dochází k narušení
dynamické rovnováhy mezi tvorbou a
metabolizací laktátu
- hladina laktátu (4 mmol/l krve) a začíná se
zvyšovat. Kolem 8 mmol/l krve nemožnost
pokračovat (trénovaní až 30 mmol).
AnP (anaerobní práh)
- může být odhadnut z VO2max:
AnP = VO2max/3,5 + 60
AnP = 35/3,5 + 60
AnP = 70 %VO2max
1 MET
60 % of VO2max - AT
VO2max
[ml/kg/min]
45
AnP
70-90 %
VO2max
AP
50-60 %
VO2max
3,5
Intenzita zatížení
laktát
VO2max
[ml/kg/min]
45
AnP
70-90 %
VO2max
AP
50-60 %
VO2max
3,5
energetický zdroj
sval. vlákna
L již nestačí být metabolizován – zvyšuje se ↓pH
4 mmol/l
tuky < cukry
I., II. a, II. b
L je metabolizován (srdce,nepracující svaly)
2 mmol/l
tuky = cukry
? 1,1 mmol/l
tuky > cukry
I., II. a
I.
Intenzita zatížení
Zakyselení organismu a
nemožnost pokračovat dále v
zátěži
(Hamar & Lipková, 2001)
Intenzita při dlouhodobé aktivitě (30 minut
a víc) nesmí být nad úrovní AnP.
1)
2)
3)
Před započetím (předstartovní stav)
- zvýšení spotřeby O2 (emoce, podmíněné reflexy)
Iniciální fáze zátěže (do 5 minut)
- zvyšování spotřeby kyslíku na úroveň odpovídající
intenzitě zatížení
- mrtvý bod, druhý dech
Setrvalý (rovnovážný)stav
- požadavky pracujících svalů na dodávku O2
jsou plněny, jsou odváděny metabolity
- spotřeba O2 se nemění
- SF pohyb v rozsahu ±4 tepy (pravý setrvalý stav)
VO2max
[ml/kg/min]
Vznik kyslíkového dluhu
splácení kyslíkového dluhu
AnP
3.5
0
Př. stav Iniciální fáze
5
30
Setrvalý stav
Čas [min]
VO2max
[ml/kg/min]
Pseudo setrvalý stav
- nad AnP
Větší kyslíkový dluh
AnP
3.5
0
Př. stav Iniciální fáze
5
30
Setrvalý stav
Čas [min]
VO2max
[ml/kg/min]
menší kyslíkový dluh
AnP
AP
3.5
0
30
2
Př. stav Iniciální fáze
Setrvalý stav
Čas [min]
- Dosáhne setrvalého stavu dříve
- Dosáhne setrvalého stavu později
(Hamar & Lipková, 2001)
• Kyslíkový dluh
- nedostatečné zásobení pracujících svalů
kyslíkem (pomalejší ↑ SF a DF).
- nepoměr mezi požadavky na O2 a jeho
dodávkou vede k zapojení anaerobních
mechanismů - vznik LAKTÁTU ( ↑ H+
metabolické acidóza – mrtvý bod).
- při zajištění dodávky O2 – druhý dech
- po ukončení zátěže přetrvává zvýšený příjem O2
= splácení kyslíkového dluhu
splácení kyslíkového dluhu
-obnova ATP a CP
-odstraňování laktátu (oxidace na pyruvát – ve
svalech, srdci; resyntéza na glykogen – játra)
- urychlení vyplavení laktátu ze svalů a a
lepší prokrvení orgánu metabolizujících laktát
mírnou intenzitou zatížení (50 % VO2max)
-obnova myoglobinu a hemoglobinu
-velká část do několika minut (do 30 minut), mírný
přetrvává až 12-24 hodin
Praktický význam VO2max
VO2max = 70ml/kg/min
AnP = VO2max/3,5 + 60
80%
VO2max = 35 ml/kg/min
70%
muž A
žen
Praktický význam VO2max
VO2max = 70ml/kg/min
VO2max = 70 ml/kg/min
90%
80%
muž A
muž B
Rozhodujícím ukazatele ukazatelem aerobních
schopností není maximální spotřeba kyslíku,
ale anaerobní práh.
VO2max je však podmiňující faktor
anaerobního prahu.