METABOLIZM WYSIŁKOWY

Zakład Fizjologii

AWF w Poznaniu

Wysiłki trwające do 10 sek.

• Głównym źródłem energii jest fosfokreatyna.
• Zwiększa się również szybkość glikolizy ale nie

osiąga ona maksymalnego nasilenia, dlatego też
poziom kwasu mlekowego nie wzrasta.

• Nasilenie procesów tlenowych zwiększa się

nieznacznie w porównaniu z warunkami
spoczynkowymi.

Wysiłki trwające 10 – 60 sek.

• Zasoby ATP i fosfokreatyny zmniejszają się.
• Po 20 sek. pracy glikoliza może osiągnąć

maksymalną szybkość → w komórkach gromadzą
się znaczne ilości mleczanu i jonów H

+

.

• Przy dłużej trwających wysiłkach głównym

materiałem energetycznym jest glikogen

• Szybkość procesów tlenowych zwiększa się, ale

nadal pokrywają one niewielki procent
zapotrzebowania energetycznego

• Podczas krótkotrwałych intensywnych wysiłków

wzmaga się katabolizm nukleotydów purynowych,
który polega na rozkładzie AMP za pośrednictwem
deaminazy AMP.

AMP
↓
IMP (inozynomonofosforan)
↓

inozyna
↓
hipoksantyna

↓

ksantyna → kwas moczowy

W czasie intensywnych wysiłków fizycznych

stężenie tych metabolitów wzrasta, a pula
nukleotydów purynowych (ATP + ADP + AMP) w
komórkach mięśniowych maleje.

Wysiłki trwające od 60 sek. do 10-15

min.

• Głównym substratem energetycznym jest

glikogen mięśniowy.

• Podczas wys. o max intensywności po ok. 3 – 4

min występuje największe stężenie LA w kom.
mięśniowych i z pewnym opóźnieniem 2 - 3 min
we krwi.

• Udział procesów tlenowych systematycznie

wzrasta i po ok. 2 – 6 min pracy ilość O

2

dostarczanego do komórek odpowiada
zapotrzebowaniu, a procesy tlenowe zaczynają
dominować.

• Zwiększa się wykorzystywanie substratów

wychwytywa-nych z krwi: glukozy, WKT i
ketokwasów. W czasie kilkuminutowych wysiłków
udział ich w pokrywaniu zapotrzebowania
energetycznego mięśni nie przekracza 10 – 15%,
później szybko się zwiększa.

• W czasie intensywnych wysiłków trwających 10 –

15 min dochodzi do przyspieszenia

glikogenolizy

w wątrobie. Zwykle przewyższa ona zużycie
glukozy przez mięśnie i dlatego stężenie glukozy
we krwi znacznie się zwiększa. Zwiększenie
szybkości glikogenolizy jest wynikiem:

 ↑ aktywności współczulnego układu nerwowego
 ↑ stężenia adrenaliny i glukagonu we krwi

• W tkance tłuszczowej istotnie zwiększa się

szybkość uwalniania kwasów tłuszczowych w
wyniku aktywacji unerwienia współczulnego.

Wysiłki trwające od 15 min. do 60 min.

• Udział procesów beztlenowych zmniejsza się do

ok. 10%

• Stężenie kwasu mlekowego we krwi nie zmienia

się istotnie jeżeli intensywność wysiłku jest < 30
%VO

2

max.

Przy obciążeniach:
> 30 %VO

2

max u ludzi o małej wydolności

> 60 %VO

2

max u ludzi o dużej wydolności

wytwarzanie mleczanu w mięśniach i tym samym
jego stężenie we krwi zwiększa się.
Przyczyną tego jest dysproporcja między jego
wytwarzaniem (nasileniem glikolizy) a szybkością
jego utleniania w mięśniach.

• Udział glikogenu mięśniowego w miarę

kontynuowania wysiłku stopniowo się zmniejsza.



Po 30 – 40 min wysiłku z obciążeniem 30– 50

%VO

2

max udział glikogenu zmniejsza się do 30%,

a pozostała część zapotrzebowania
energetycznego pokrywana jest przez substraty
wychwytywane z krwi.



Podczas wysiłków o obciążeniu 60 – 75

%VO

2

max w ciągu godziny może dojść do

całkowitego wyczerpania glikogenu mięśniowego
co uniemożliwia kontynuowanie pracy.

• W miarę wydłużania się czasu wysiłku zwiększa

się wykorzystanie glukozy przez mięśnie. Może
ona pokrywać 40 – 45% zapotrzebowania
energetycznego.

• Wzrasta uwalnianie glukozy z glikogenu

wątrobowego oraz zwiększa się aktywność

glukoneogenezy

w wyniku:

 większego dopływu do wątroby mleczanu, alaniny

i pirogronianu z pracujących mięśni, a także
glicerolu uwalnianego z tkanki tłuszczowej w
wyniku lipolizy

 ↑ aktywności współczulnego układu nerwowego
 wzmożonego wydzielania glukagonu i

glikokortykosteroidów

 ↓ wydzielania insuliny

• W miarę kontynuowania wysiłku zwiększa się

utlenianie

WKT w mięśniach

, a udział tego

procesu w pokrywaniu zapotrzebowania
energetycznego wynosi 30 – 40% (% udział
WKT jest tym większy im mniejsza jest
intensywność wysiłku)

Wysiłki trwające ponad 60 min.

• Zapotrzebowanie energetyczne prawie w całości

pokrywane jest przez procesy tlenowe

• Wytwarzanie kwasu mlekowego jest bardzo małe.

Jest on przetwarzany w wątrobie w glukozę, część
zostaje utleniona w mięśniu sercowym i w
mięśniach szkieletowych

• Niewielka część zapotrzebowania energetycznego

jest pokrywana przez glukozę i glikogen, jednak
ich zapasy ustrojowe systematycznie się
wyczerpują.
Podczas wysiłków bardzo intensywnych,
trwających dłużej niż 60 min, może dojść do
całkowitego wyczerpania glikogenu zarówno z
mięśni, jak i z wątroby. Dlatego też stężenie
glukozy we krwi może ulec obniżeniu -

hipoglikemia

• W czasie wysiłków trwających 2-4 godz.

aktywność glukoneogenezy zwiększa się
znacznie. Wzrasta wychwytywanie przez wątrobę
alaniny, mleczanu, pirogronianu i dlatego ich
stężenie we krwi zmniejsza się.

Wysiłki statyczne

• W pokrywaniu zapotrzebowania energetycznego

przeważają procesy beztlenowe.

• Głównymi substratami energetycznymi są

fosfokreatyna i glikogen mięśniowy

• Jeśli skurcz utrzymuje się dłużej niż kilka sekund,

to w mięśniu gromadzi się znaczna ilość
mleczanu, który nie przechodzi do krwi.
Następuje szybki wzrost stężenia jonów H

+

, a to

hamuje aktywność glikolizy. Zmniejsza się tempo
resyntezy ATP. Prowadzi to do zmniejszenia
skuteczności przenoszenia energii i zmniejsza się
zdolność do skurczu.

Procentowy udział procesów energetycznych

podczas wysiłku fizycznego o określonym czasie

trwania

Maksymalny czas

pracy

Procesy

beztlenowe

Procesy

tlenowe

5 s

95

5

10 s

85

15

30 s

80

20

1 min

70

30

2 min

50

50

4 min

30

70

10 min

10

90

30 min

6

94

1 godz.

3

97

2 godz.

2

98

Metabolizm powysiłkowy

Po zakończeniu wysiłku spłacany jest dług
tlenowy. Nadwyżka pochłaniania O

2

wykorzystywana jest do odbudowy:
•zubożonych w czasie wysiłku
wewnątrzustrojowych zapasów tlenu,
•zasobów ATP i fosfokreatyny w mięśniach,
•przemiany mleczanu, pirogronianu i alaniny
uwolnionych z mięśni w glukozę,
•resyntezy glikogenu w mięśniach.

Resynteza fosfokreatyny

• Zachodzi bardzo szybko po zakończeniu

wysiłku.

• Proces ten polega na fosforylacji kreatyny

przez ATP wytwarzany w wyniku fosforylacji
oksydacyjnej oraz w procesie glikolizy.

• Ponad 50% ubytku PCr uzupełnione zostaje w

ciągu pierwszej minuty po zakończeniu
wysiłku.

• Całkowita resynteza następuje w ciągu 4 – 20

minut.

Mleczan

• Po zakończeniu wysiłku w ciągu pierwszych minut

(po intensywnych wysiłkach do 10 min) jego
stężenie we krwi wzrasta.

• Powrót jego stężenia do wartości

przedwysiłkowych po intensywnych wysiłkach
następuje w ciągu pierwszej godziny po
zakończeniu pracy:
- część ulega przemianie w wątrobie na glukozę
(glukoneogeneza)
- część jest utleniana w mięśniach szkieletowych
i mięśniu sercowym do CO

2

i H

2

O

- część zużyta w mięśniach do resyntezy
glikogenu

Nadmiar

pirogronianu

i

alaniny wychwytywany

jest z krwi przez wątrobę i usuwany na drodze
glukoneo nezy. Nasilenie tego procesu może
utrzymywać się przez długi czas i zależy od:
•dopływu substratów glukoneogenezy do
wątroby,
•stopnia wyczerpania glikogenu z wątroby,
•dopływu glukozy z przewodu pokarmowego.

Synteza

glikogenu

w mięśniach w okresie

powysiłkowym zachodzi bardzo szybko i zależy
od:

1.stopnia wyczerpania glikogenu z mięśni

Po długotrwałych, wyczerpujących wysiłkach

i po diecie bogatowęglowodanowej wzmożona
synteza glikogenu występuje w ciągu 48 godzin.
Wartości stwierdzane po 48 h mogą dwukrotnie
przekraczać ilość glikogenu z okresu przed
wysiłkowego.
Zjawisko to –

superkompensacja glikogenowa

–

bywa wykorzystywane w sporcie do uzyskania
jak największej zawartości glikogenu w
mięśniach przed startem w zawodach.

2. Ilości węglowodanów dostarczonych w

posiłkach.

Dystrybucja glukozy wchłanianej z przewodu

pokarmowego jest inna po długotrwałych,
wyczerpujących wysiłkach aniżeli w
warunkach spoczynkowych.

Po spożyciu 100 g glukozy
• w warunkach spoczynkowych ok. 60%

zatrzymywane jest przez wątrobę i
wykorzystywane do syntezy glikogenu

• po wysiłku wątroba zatrzymuje tylko 40%

glukozy, reszta przechodzi do krążenia
ogólnego i w znacznej części wykorzystywana
jest przez mięśnie do resyntezy glikogenu.

W

tkance tłuszczowej

w okresie powysiłkowym

przez kilka godzin może utrzymywać się
zwiększone tempo lipolizy. Związane to jest z
działaniem hormonów wydzielanych podczas
wysiłku np.
zwiększonym stężeniem glikokortykosteroidów
przez dłuższy czas po zakończeniu pracy,
z opóźnionym działaniem np. hormonu
wzrostu, hormonów tarczycy