„Rola aktywności fizycznej w procesie budowania zdrowia”
dr Iwona Wierzbicka-Damska
prof. dr hab. Marek Zatoń
Zakład Fizjologii Katedry Biomedycznych Podstaw Kultury Fizycznej,
Akademia Wychowania Fizycznego we Wrocławiu
Aktywność fizyczna jest formą ruchu, która w różnym nasileniu towarzyszy nam przez całe życie. Ruch natomiast, jest uwarunkowanym genetycznie stanem czynnościowym, który powiązany jest ze stylem życia, czyli podlega modyfikacjom środowiskowym i behawioralnym.
Tabela 1. Biologiczne znaczenie ruchu. (wg. Jethona, 2002)
|
Niedostatek aktywności ruchowej w codziennym życiu, tzw. „siedzący tryb życia” można uznać za czynnik zagrożenia zdrowia. Poglądy o korzystnym wpływie aktywności fizycznej towarzyszą całej historii medycznych zainteresowań człowiekiem.
Już Hipokrates (460 - 377 p. n. e.) uznawał ćwiczenia fizyczne jako niezbędny składnik ogólnej higieny. Ich terapeutyczne znaczenie, przyspieszające powrót do zdrowia propagował Asklepiades z Prusy (ok. 120 - 56 p. n. e.). Medycy arabscy uznawali wysiłek fizyczny za niezbędny w utrzymaniu dobrego zdrowia i zapobieganiu chorobom.
Na przykład. Maimonides (1135 - 1204) pisząc dla sułtana uznał, że codzienny wysiłek „do utraty tchu” jest niezbędny dla „utrzymania młodości”. Korzystne dla zdrowia są wysiłki nie za małe i nie za ciężkie. Przestrzegał przed przeciążeniem organizmu zbyt ciężkimi wysiłkami,
a Averroes (1126 -1198) uważał, że zbyt małe wysiłki nie mają znaczenia dla zdrowia i mogą być stosowane tylko w starszym wieku. Opracował pewnego rodzaju treningi fizyczne twierdząc, że wysiłki powinny być różne w różnych porach dnia i powinny być przerywane okresami wypoczynku.
Ślady poglądów medycyny arabskiej na zdrowotne znaczenie aktywności fizycznej można dostrzec w europejskich pismach medycznych schyłkowej fazy renesansu.
Rozpoznanie znaczenia aktywności ruchowej dla ludzi z chorobą wieńcową przypisuje się angielskiemu lekarzowi W. Heberdenowi, który w wydawnictwie „ Rogal College of Physicians” opublikował w roku 1772 pracę „Opis choroby klatki piersiowej”. Pacjent cierpiał na chorobę wieńcową, jego stan poprawił się, a dolegliwości ustąpiły pod wpływem piłowania drzewa przez pół godziny przez kilka miesięcy.
Badania nad prozdrowotnym działaniem ruchu na ustrój człowieka trwają nadal.
Charakteryzując ruch: siłą skurczu, czasem, napięciem, pokonywanym oporem zewnętrznym, liczbą i rodzajem kurczących się mięśni otrzymujemy wiele kombinacji, których efekty zdrowotne posiadają różną wartość. Podstawowe znaczenie w ocenie wpływu aktywności fizycznej na zdrowie ma zakres oraz intensywność zmian, jakie wywołuje ona w organizmie. Zmiany te mają zarówno charakter dodatni jak i ujemny.
Ocena dodatnich efektów aktywności fizycznej opiera się głównie na obserwacjach epidemiologicznych. Wyniki wielu badań porównujących rezultaty grup ćwiczących i nie ćwiczących wskazują na dobroczynne działanie ruchu w przeciwdziałaniu różnym chorobom. Stwierdzają także ujemną współzależność pomiędzy aktywnością fizyczną a umieralnością związaną z tymi chorobami.
Tabela 2. Niektóre schorzenia podatne na profilaktyczne lub rehabilitacyjne działanie aktywności fizycznej.
|
W jaki sposób wysiłek fizyczny wpływa na organizm?
Jednorazowy wysiłek fizyczny wywołuje niewielkie efekty prozdrowotne, jest związany głównie z krótkotrwałymi zakłóceniami homeostazy wewnątrzustrojowej. Znacznie wyraźniejsze efekty związane są z regularnie przeprowadzanymi ćwiczeniami. Wysiłek powtarzany wielokrotnie podnosi potencjał zdrowotny organizmu, na skutek sumowania efektów ćwiczeniowych. Zmiany homeostazy ulęgają modyfikacji, powodując powstanie adaptacji wysiłkowej, stąd ocena prozdrowotnej wartości ćwiczeń fizycznych oparta jest właśnie na analizie przejawów tej adaptacji.
Podczas wysiłku fizycznego w organizmie powstaje szereg korzystnych zmian: zwiększa się metabolizm mięśniowy ( zapotrzebowanie na tlen, materiały energetyczne, wydzielanie produktów przemiany materii), usprawnia się działanie układu krwionośnego, oddechowego i kostnego, regulują się funkcje układu nerwowego, pokarmowego i hormonalnego, zmienia się skład krwi.
Przejawy adaptacji wysiłkowej organizmu w obrębie:
UKŁADU MIĘŚNIOWEGO:
Pod wpływem wysiłku dochodzi do zwiększenia liczby miofibryli, a w nich białek kurczliwych, przybłonowych jąder komórkowych i mitochondrii. Zwiększa się stężenie glikogenu, mioglobiny, fosfolipidów, ATP i fosfokreatyny, poziom potasu, wapnia i magnezu. Następuje wzrost aktywności enzymów przemian energetycznych oraz podwyższenie poziomu efektywności wykorzystania energii, zwiększa się transkrypcja genowa i poziom białek biorących udział w poborze kwasów tłuszczowych przez włókna mięśniowe, w transporcie wewnątrzwłóknowym oraz w wykorzystaniu przemian tlenowych. Obniża się próg pobudliwości, ale zwiększa się siła na jednostkę motoryczną. Wzrasta masa mięśniowa.
UKŁADU KRĄŻENIA:
Aktywność fizyczna mobilizuje zmiany czynnościowe poprzez przerost mięśnia sercowego, co skutkuje wzrostem objętości skurczowej i pojemności minutowej serca oraz obniżeniem częstości skurczów serca w spoczynku ( bradykardia spoczynkowa). Zmienia się kontrola pracy serca przez układ autonomiczny, ochrona przed nadmiernym działaniem batmo- i chronotropowym katecholamin, zapobiegająca zaburzeniom przewodnictwa wewnątrzsercowego. W mięśniu sercowym wzrasta liczba mitochondrii, mioglobiny, ATP, glukozy. Pod wpływem wysiłku fizycznego dochodzi także do zmian strukturalnych w obrębie naczyń tętniczych - zwiększa się ich wewnętrzna średnica oraz zmian czynnościowych - może zwiększać się średnica naczyń krwionośnych w zależności od zapotrzebowania na tlen i produkty energetyczne. Mobilizacja czynnościowa układu krążenia objawia się lepszym zaopatrzeniem tkanek w tlen oraz usprawnieniem transportu dwutlenku węgla w przeciwnym kierunku. Poprawia się dystrybucja energii cieplnej, a przez to wzrasta ochrona organizmu przed przegrzaniem. Polepsza się transport substratów energetycznych z tkanki tłuszczowej i wątroby do mózgu i mięśni, transport metabolitów z tkanek oraz hormonów i innych związków biologicznie czynnych. Zintegrowana reakcja układu sercowo - naczyniowego na obciążenie powoduje zwiększenie przepływu krwi oraz redystrybucję, która zapewnia dostateczny dopływ krwi do tych tkanek, w których podwyższa się metabolizm. Zwiększa się liczba naczyń włosowatych (kapilartyzacja tkanek).
UKŁADU ODDECHOWEGO:
Wysiłek fizyczny powoduje podwyższenie efektywności wentylacji płuc, zwiększenie pojemności dyfuzyjnej, kapilaryzację płuc, wzrost pojemności życiowej płuc oraz maksymalnych wartości wskaźników wentylacyjnych, obniża opory oddechowe i zwiększa sprawność mięśni oddechowych.
Istnieje wyraźny związek pomiędzy nasileniem czynności oddechowej a czynnościami układu krążenia.
W obrębie tkanek zostaje ułatwiona dyfuzja tlenu, zwiększa się potencjał enzymatyczny w cyklu kwasów trikarboksylowych i łańcuchu cytochromów.
UKŁADU KOSTNO - STAWOWEGO:
Na skutek wysiłku fizycznego dochodzi do przyrostu masy kostnej, poprawia się gospodarka fosforanowo - wapniowa, następuje zmiana kształtu i struktury kości ( uzależniona od kierunku działania sił obciążenia), Występuje hipertrofia włókien kolagenowych w ścięgnach, obniżenie zawartości wody w ścięgnach i więzadłach, co obniża ich podatność na rozciąganie. Następuje polepszenie ukrwienia kości i więzadeł, zwiększenie grubości chrząstek stawowych przez podwyższenie intensywności syntezy włókien kolagenowych.
UKŁADU NERWOWEGO:
Wysiłek fizyczny powoduje podwyższenie stabilności i zdolności do podejmowania decyzji w warunkach stresowych, wzrost zrównoważenia procesów pobudzenia i hamowania, wzrost koordynacji ruchów, wzrost wysiłkowej szybkości pobudzania układu sympatycznego i spoczynkowej układu parasympatycznego, zwiększenie koncentracji, zdolności zapamiętywania i szybkości uczenia się, przeciwdziała stanom depresyjnym .
UKŁADU POKARMOWEGO:
Aktywność fizyczna poprawia regulację funkcji trawiennych i perystaltyki jelit. Powoduje wzrost aktywności metabolicznej i objętości wątroby oraz podwyższenie zawartości glikogenu.
UKŁADU HORMONALNEGO:
Pod wpływem wysiłku fizycznego dochodzi do usprawnienia wyrzutu i zmiany ilości uwalnianych hormonów, mających znaczenie metaboliczne, np. zmniejszenie wydzielania insuliny. Następuje przerost nadnerczy ( zwłaszcza kory).
NEREK:
Aktywność fizyczna wpływa na zwiększenie sprawności filtracyjnej oraz regulacji wodno- mineralnej.
KRWI:
Pod wpływem wysiłku fizycznego dochodzi do zwiększenia liczby erytrocytów warunkujących podwyższoną pojemność tlenową krwi, wzrostu immunoglobulin, fagocytozy (neutrofili) oraz właściwości buforowych.
SKŁADU CIAŁA
Aktywność fizyczna powoduje usprawnienie przemiany węglowodanowej i lipidowej poprzez zwiększenie wrażliwości komórek na insulinę, wzrost stężenia GRP 75 i GLUT 4 we włóknach mięśniowych, zwiększenie utylizacji wolnych kwasów tłuszczowych w tkankach, przybliżenie przestrzenne zapasów triglicerydów do mitochondrii, obniżenie LDL i VLDL ze wzrostem HDL w osoczu krwi. W rezultacie tego zmienia się skład ciała - zmniejsza ilość tkanki tłuszczowej w tkance podskórnej ( otyłość gynoidalna) i w jamie brzusznej (otyłość aneroidalna), zwiększa się masa „tkanek aktywnych” oraz uwodnienie.
W działalności prozdrowotnej wykorzystuje się głównie wysiłki o charakterze tlenowym (o intensywności nie przekraczającej 60 - 70% maksymalnych możliwości tlenowych) np.: marsze, marszobiegi jazda na rowerze oraz rekreacyjne dyscypliny sportu takie jak sporty zimowe, koszykówka, siatkówka, tenis itp., gdyż ich podstawy fizjologiczne są najlepiej zabezpieczone genetycznie - przewaga w mięśniach szkieletowych włókien tlenowych (ST) oraz glikolityczno - tlenowych (FTa). Wysiłki zbliżone do maksymalnych i maksymalne wywołują niekorzystne zmiany, zwłaszcza, kiedy wykonywane są zbyt często i bez prawidłowej restytucji. Nie oznacza to, oczywiście, że w prozdrowotnych programach ćwiczeniowych nie należy stosować ćwiczeń o wyższej intensywności. Trzeba je tylko racjonalnie dozować, wykonywane w niewielkich ilościach stymulują mechanizmy kompensujące nagłe zmiany obciążeń, np. wysiłki oporowe (np. izometryczne) zmniejszają tempo narastania inwolucyjnej osteoporozy, zwłaszcza u kobiet po menopauzie.
Tabela 3. Oddziaływanie różnych rodzajów wysiłku fizycznego na organizm.
WYSIŁEK WYTRZYMAŁOŚCIOWY |
WYSIŁEK SIŁOWY |
WYSIŁEK SZYBKOŚCIOWY |
|
|
|
Stwierdzono jednak także, że niektóre rodzaje aktywności fizycznej wywołują ujemne efekty zdrowotne. Nawet jednorazowy wysiłek, wykonany nieumiejętnie np. bez rozgrzewki, zbyt intensywny może powodować uszkodzenie mięśni i aparatu podporowego. Powtarzanie tego typu wysiłków wywołuje ujemne zmiany adaptacyjne ze względu na rozległość i głębokość zakłóceń homeostazy i olbrzymi koszt fizjologiczny. Objawia się to miedzy innymi przerostem nadnerczy, inwolucją grasicy, obniżeniem stężenia osoczowego białka wiążącego kortykosterydy, hamowaniem proliferacji limfocytów, supresją antygenowo specyficznej immunoglobuliny M. Wysiłki o nadmiernej mocy mogą doprowadzić do uszkodzenia struktury sarkomeru w wyniku tego dochodzi do uaktywnienia ekspresji genowej cytokin, które indukują napływ do uszkodzonych miejsc granulocytów, monocytów, limfocytów i innych efektorowych komórek układu immunologicznego, które mają usuwać antygeny pochodzące ze zniszczonych tkanek. Efektem tego jest powstanie tzw. opóźnionego zespołu bólowego mięśnia.
Jakie jest biologicznie niezbędne minimum aktywności ruchowej?
Gwarancją biologicznego komfortu życia jest aktywność fizyczna oparta na następujących założeniach:
ćwiczenia fizyczne powinny być podejmowane z częstotliwością 3 - 5 razy tygodniowo, zajęcia rzadsze nie przynoszą znaczącego efektu fizjologicznego
optymalna intensywność zajęć dla młodych i zdrowych ludzi odpowiada 50 - 85% ich maksymalnych możliwości ( tzn., że zapotrzebowanie organizmu na tlen w trakcie tych wysiłków sięga 50 -85% indywidualnie maksymalnego pochłaniania tlenu przez organizm).
czas trwania wysiłku na tym poziomie obciążenia - 15 do 60 minut (im mniejsza intensywność tym dłuższy wysiłek).
im starszy uczestnik zajęć, tym wysiłek powinien być mniej intensywny ( częstość skurczów serca 110 -120 na minutę)
wysiłki powinny angażować duże grupy mięśniowe, zawierać elementy rytmiczne i nadawać się do dłuższego kontynuowania.
Piśmiennictwo:
Blair SN., Cheng Y., HolderJS.: Is physical activity and physical fitness more important in defining health benefits? Med.Sci.Sports Exercise, 2001, 33, 379
Drozdowski Z.: O celowości i potrzebie badań ewolucji motoryczności człowieka. Człowiek w czasie i przestrzeni., Gdańsk, 1993, 60
Duvilard SP. Von; Exercise lactate levels; simulation and reality of aerobic and anaerobic metabolism. Eur.j.Aool.Physiol., 2001, 86, 3
Evcik D., Sonel B.: Effectiveness of a home-based exercise therapy and walking program on osteoarthritis of the knee., Rheumatol.Int., 2002, 22, 103
Jethon Z.: Mechanizm powstawania wysiłkowego uszkodzenia mięśni szkieletowych. W: M. Zatoń, Z. Jethon (red.) Aktywność fizyczna w świetle badań fizjologicznych i promocji zdrowia., Wyd. AWF we Wrocławiu, 1998, 153
Jethon Z.: fizjologiczne mechanizmy aktywności fizycznej w działaniu na zdrowie., Wiadomości Lekarskie, 2002, LV, supl.1, cz.1
Jethon Z.: Fizjologiczne podstawy prewencji i rehabilitacji ruchowej w chorobach układu krążenia. W: T. Mieczkowski (red.): Ruch jako lekarstwo - za mało nie skutkuje - za dużo szkodzi., Wyd.Uniwersytetu Szczecińskiego, 1999,19
Kozłowski S.: Granice przystosowania., Wiedza Powszechna, Warszawa,1986, 129
Kozłowski S., Nazar K.: Wprowadzenie do fizjologii klinicznej, PZL, 1995, 275
Physical Activity and Health, Norwegian College of Physical education and Sport, 1999
7