Fizjologia wysiłku

Klasyfikacja wysiłków fizycznych

• Wysiłki statyczne

(skurcze
izometryczne)

• *

Wysiłki

krótkotrwałe

(<15 min)

• Wysiłki lokalne

(<30% masy mięśni)

• Wysiłki

dynamiczne

(skurcze izotoniczne)

• *

Wysiłki

długotrwałe

(>15min)

• Wysiłki ogólne

(>30% masy

mięśni)

* Granice podziału odnoszą się głównie do ludzi o niskiej

wydolności

W

V

O

2

(

l/

m

in

)

0

1

2

3

4

5

0

100

200

300

400

VO

2

max

Klasyfikacja wysiłków dynamicznych

Wysiłki

submaksymalne

Wysiłki

supramaksymalne

Wysiłek

maksymalny

Pobór tlenu

P

o

b

ó

r

tl

e

n

u

(

V

O

2

)

L

/m

in

Zapotrzebowanie na

tlen

VO

2

max = pułap

tlenowy

0 100 200 300

400 Obciążenie wysiłkowe (W)

0

1

2

5

4

3

PUŁAP TLENOWY - VO2max

• Pobór tlenu przez organizm człowieka to jeden z

podstawowych parametrów diagnozujących wydolność.
Najczęściej wykorzystywany jest w diagnostyce
wydolności tzw. PUŁAP TLENOWY ( VO2max ) -
największy możliwy pobór tlenu, który można
zarejestrować w trakcie wykonania maksymalnej pracy
fizycznej.

• PUŁAP TLENOWY można zmierzyć - jest to tzw.

metoda bezpośrednia, oraz oznaczyć lub wyliczyć
metodami pośrednimi.

Klasyfikacja wysiłków submaksymalnych

• Wysiłki statyczne

– lekkie

(<10%MVC

**

)

– średnio ciężkie
(10-20%MVC)
– ciężkie
(20-30 %MVC)
– bardzo ciężkie
(>30% MVC)

• Wysiłki dynamiczne

– lekkie

*

(<20% VO2max)

– średnio ciężkie

*

(20-30% VO2max)

– ciężkie

*

(30-50% VO2max)

– bardzo ciężkie

*

(>50% VO2max)

*

Kryteria podziału odnoszą się do zawodowej pracy

fizycznej,
w sporcie przyjmuje się wartości wyższe o 20-25%

**

MVC (maximal voluntary contraction) = maksymalna siła

skurczu dowolnego zaangażowanej grupy mięsni

Wpływ wieku na pułap tlenowy

Wiek (lata)

V

O

2

m

a

x

(

l/

m

in

)

0.8

1.2

1.6

2.0

2.4

2.8

3.2

3.6

10

20

30

40

50

60

70

80

90

• Wentylacja płuc
• Pojemność dyfuzyjna płuc

• Maksymalna pojemność minutowa serca

• Objętość i pojemność tlenowa krwi
• Maksymalna różnica tętniczo-żylna w

zawartości tlenu (dystrybucja przepływu
krwi i ekstrakcja tlenu przez mięśnie)

Czynniki kształtujące wielkość

pułapu tlenowego

Klasyfikacja wysiłków dynamicznych

Obciążenia powyżej i poniżej progu

przemian beztlenowych i mocy krytycznej

W

0

2

4

6

8

10

12

14

0

50

100

150

200

250

300

350

S

tę

ż

e

n

ie

k

w

a

s

u

m

le

k

o

w

e

g

o

(

m

m

o

l/

l)

Próg przemian

beztlenowych

Moc

krytyczna

umiarkowany

ciężki

bardzo ciężki

PRÓG PRZEMIAN

BEZTLENOWYCH AT

(ANAEROBIC

TRESHOLD)

• AT - intensywność pracy wyrażona w %

VO2max, przy której włącza się III system
resyntezy ATP (następuje gwałtowny wzrost
kwasu mlekowego we krwi)

• Praca prowadzona na poziomie AT jest

optymalnym obciążeniem i daje najlepsze
efekty treningowe, jeżeli chodzi o trening
wytrzymałościowy.

0

2

4

6

8

10

0

50

100

150

200

250

0

20

40

60

80

100

120

0

50

100

150

200

250

-1

0

1

2

3

4

0

50

100

150

200

250

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

0

50

100

150

200

250

LA

(

m

m

o

l/

L)

V

E

(

L/

m

in

)

V

C

O

2

(

L/

m

in

)

R

Q

W

W

W

W

Próg przemian

beztlenowych

LA – stężenie kwasu mlekowego we krwi,
VE – wentylacja minutowa płuc, VCO

2

- wydalanie CO

2

,

RQ – iloraz oddechowy

(VCO

2

/VO

2

)

0

200

400

600

800

1000

180

200

220

240

O

b

ci

ą

że

n

ie

w

ys

iłk

o

w

e

(W

)

moc krytyczna

Moc krytyczna (critical power, CP)

Maksymalny czas wysiłku (s)

Częstość skurczów serca (HR)

s

k

./

m

in

80

120

160

200

M

2
5

M

50

K

25

Objętość wyrzutowa serca (SV)

m

l

40

60

80

100

120

K

25

M

25

M

50

Pojemność minutowa serca (CO)

W

l/

m

in

2

6

10

14

18

22

26

30

0 50 100150200250300

M

25

M

5
0

K

25

Całkowity opór obwodowy (TPR)

W

P

R

U

0

4

8

12

16

20

0 50 100150200250300

M

25

M

50

K

2
5

Ciśnienie tętnicze skurczowe

W

m

m

H

g

120

160

200

240

0 50 100150200250300

M

50

K

25

M

25

Ciśnienie tętnicze rozkurczowe

W

40

80

120

0 50 100150200250300

M

50

M

25

K

25

Dystrybucja przepływu krwi (pojemności

minutowej serca w spoczynku i podczas

wysiłku

Spoczynek

Wysiłek

75% maks. maks.

ml/min % ml/min % ml/min %

Pojemność
minutowa serca (CO)

5800 100 21000 100 25000 100

Mięśnie szkieletowe

1200

21 14000

66 22000

88

Mięsień sercowy

250

4

850

4

1000 4

Trzewia

1400

24

1050

5

300 1

Nerki

1100

19

730

4

250

1

Mózg

750 13

950

5

750 3

Skóra

500

9

3150

15

600 3

Inne narządy

600

10

620

2 100 0,4

Wysiłek statyczny (handgrip)

30, 40 i 50% MVC

60

80

100

120

140

0

1

2

3

4

30%

40%

50%

100

120

140

160

180

200

220

0

1

2

3

4

30%

40%

50%

m

m

H

g

60

80

100

120

140

0

1

2

3

4

30%

40%

50%

Częstość skurczów serca

Skurczowe ciśnienie krwi

min

min

min

m

m

H

g

Rozkurczowe ciśnienie krwi

s

k

u

rc

z

e

/m

in

Normalna reakcja hemodynamiczna na wysiłek: CO/

VO

2

 5

Reakcja hiperkinetyczna

CO/ VO

2

> 5

•

Zespół krążenia
hiperkinetycznego

•

Anemia

•

Nadciśnienie tętnicze
(wczesne stadia)

•

Nadczynność tarczycy

•

Defekty metaboliczne
mięśni

Reakcja hipokinetyczna

CO/ VO

2

< 5

•

Odwodnienie

•

Niewydolność serca

•

Blokada rec. beta-
adrenergicznych

•

Nadciśnienie tętnicze
(utrwalone)

•

Zespół chorego węzła
zatokowego

•

Neuropatia
wegetatywna

CO (cardiac output) = pojemność minutowa serca

VO

2

=

pobór tlenu

CO = częstość skurczów serca (HR) x objętość

wyrzutowa (SV)

HR / SV 

•

Mała objętość serca

•

Upośledzenie
czynności skurczowej

•

Upośledzenie
czynności
rozkurczowej

•

Zwiększenie
obwodowego oporu

•

Zmniejszenie objętości
krwi

HR / SV 

•

Trening
wytrzymałościowy

•

Blokada rec. beta-
adrenergicznych

•

Zespół chorego węzła
zatokowego

•

Neuropatia
wegetatywna

!

Zapotrzebowanie mięśnia serca na tlen jest

mniejsze kiedy ta sama objętość minutowa serca
osiągana jest przy mniejszej częstości skurczów
serca

Reakcja normalna:

BPs / VO

2

 20 mmHg/0.5

l/min

BPs / VO

2



•

Predyspozycja do
nadciśnienia (?)

•

Nadciśnienie
tętnicze

•

Nadczynność
tarczycy

•

Defekty
metaboliczne
mięśni

BPs / VO

2



•

Odwodnienie

•

Blokada rec. beta-
adrenergicznych

•

Niewydolność
serca

BPs = skurczowe ciśnienie krwi

WPŁYW TRENINGU

WYTRZYMAŁOŚCIOWEGO NA UKŁAD

KRĄŻENIA



zmiany funkcji serca w spoczynku i w czasie

wysiłków



przerost mięśnia sercowego



zwiększenie objętości krwi



zmiany morfologiczne i czynnościowe

naczyń obwodowych



zmiany w układzie hemostazy

Częstość skurczów serca

sk

./

m

in

80

120

160

200

0

100

200

300

Objętość wyrzutowa serca

m

l

40

60

80

100

120

0

100

200

300

Pojemność minutowa serca

l/

m

in

2

6

10

14

18

22

26

30

0

100

200

300

Ciśnienie tętnicze skurczowe

m

m

H

g

120

160

200

240

0

100

200

300

W

W

Niewytrenowani

Wytrenowani

ZMIANY REAKCJI UKŁADU KRĄŻENIA NA WYSIŁKI

POD WPŁYWEM TRENINGU

Mechanizmy potreningowego zwiększenia

objętości wyrzutowej serca podczas

maksymalnego wysiłku

•

Zwiększenie powrotu żylnego (zwiększenie
objętości krwi silniejsze działanie pompy
mięśniowej)

•

Zmniejszenie oporu obwodowego

•

Przerost mięśnia sercowego

•

Poprawa funkcji rozkurczowej lewej komory serca

•

Poprawa funkcji skurczowej lewej komory serca
(?)

MECHANIZM OBNIŻANIA CIŚNIENIA TĘTNICZEGO

POD WPŁYWEM WYSIŁKÓW FIZYCZNYCH

•

Zwiększenie zdolności relaksacyjnej naczyń

tętniczych

–

zwiększenie aktywności syntazy NO i

zwiększenie dostępności NO

–

zwiększone uwalnianie prostacykliny (PGI2)

–

zwiększone uwalnianie śródbłonkowego

czynnika hiperpolaryzującego (EDHF)

–

zwiększenie wrażliwości mięśni gładkich

naczyń na działnie czynników naczynio

rozszerzających (wrażliwość na egzogenny

NO)

•

Zwiększenie wrażliwości na insulinę i redukcja

hiperinsulinemii

PODZIAŁ WŁÓKIEN MIĘŚNIOWYCH

W mięśniach szkieletowych występują

dwa rodzaje włókien mięśniowych: włókna

białe i włókna czerwone.

WŁÓKNA BIAŁE

zwane szybkokurczliwymi (FT)

charakteryzują się małą zawartością mioglobiny,
nielicznymi mitochondriami, małą aktywnością
enzymów oddechowych, dużą aktywnością ATP-
azy miozynowej i enzymów glikolitycznych.
- Szybko się kurczą i rozkurczają ale i szybko się
męczą. Przewaga procentowa tych włókien jest
charakterystyczna

dla

osobników

o

predyspozycjach szybkościowych. Praktycznie nie
podlegają wytrenowaniu.

WŁÓKNA CZERWONE

zwane wolnokurczliwymi

(ST) są dokładnym przeciwieństwem tych
powyższych. Charakteryzują się dużą zawartością
mioglobiny

i

ilością

mitochondriów,

dużą

aktywnością enzymów oddechowych, natomiast
małą

ATP-azy

miozynowej

i

enzymów

glikolitycznych.
- Skurcz i rozkurcz jest powolny, ale zdolne są do
długotrwałej

pracy,

stąd

też

przewaga

procentowa tych włókien jest charakterystyczna
dla osób o predyspozycjach wytrzymałościowych.
W przeciwieństwie do włókien FT podlegają
zmianom pod wpływem treningu.