FIZJOLOGIA WYSIA
KU FIZYCZNEGO 8
2007/08
Wysiłkowe zmiany czynności układu wydzielania wewnętrznego
�� W czasie wysiłku fizycznego dochodzi do zmian wydzielania wielu hormonów.
�� Współdziałają one z autonomicznym układem nerwowym w kontroli funkcji różnych
narządów i układów w celu zapewnienia optymalnych warunków działania mięśni i
zachowania homeostazy.
Wazopresyna (ADH)
Wpływ wysiłku fizycznego na stężenie ADH
o W regulacji wodno-elektrolitowej podczas wysiłków fizycznych bierze udział także
hormon antydiuretyczny (ADH).
o W czasie wysiłków fizycznych następuje proporcjonalny do intensywności wysiłku
wzrost stężenia ADH w surowicy krwi.
o Związane jest to ze zwiększeniem ciśnienia osmotycznego płynu
zewnątrzkomórkowego oraz z nasileniem aktywności reninowej osocza.
Długotrwały trening
o Długotrwały trening nie wpływa na stężenie ADH w surowicy krwi.
Rola
�� ADH współdziała z aldosteronem w utrzymaniu homeostazy wodno-elektrolitowej w
czasie nasilonych i długotrwałych wysiłków fizycznych.
Hormony przysadki
�� Przysadka
o Wysiłek fizyczny zwiększenie wydzielania hormonów przedniego płata
przysadki, m.in.
ż� hormonu wzrostu (GH),
ż� ACTH,
ż� hormonu tyreotropowego (TSH),
ż� prolaktyny (PRL),
ż� �-endorfiny.
o Reakcje te wyzwalane są za pośrednictwem odpowiednich hormonów
podwzgórzowych.
o Ich sekrecja stymulowana jest w wyniku:
ż� projekcji impulsów z ośrodków ruchowych lub innych struktur
mózgowych do podwzgórza
ż� działania mechanizmu odruchowego inicjowanego drażnieniem
receptorów obwodowych, np. ergoreceptorów w mięśniach.
Hormon wzrostu
�� Hormon wzrostu (GH - growth hormone) - peptydowy hormon anaboliczny,
syntetyzowany i wydzielany pulsacyjnie przez przedni płat przysadki mózgowej.
Uwalnianie GH
�� Pulsacyjne wydzielanie GH przez przysadkę
�� Kontrolowane jest przez podwzgórze za pośrednictwem:
o Uwalniający hormon wzrostu (GHRH - growth hormone releasing hormone),
zwany także somatoliberyną.
ż� Stymuluje syntezę i uwalniania GH.
o Somatostatyna (SRIF - somatotropin release inhibiting factor, hormon hamujący
uwalnianie hormonu wzrostu).
ż� Hamuje sekrecję GH, nie wpływając na jego syntezę.
Uwalnianie GH
Pobudzenie
�� GHRH
�� grelina
�� hipoglikemia
�� aminokwasy
�� dieta bogatobiałkowa
�� glukagon
�� stress, wysiłek, pirogeny
�� sen NREM (3,4 faza)
�� dopamina
�� ą-adrenergiczne
�� androgeny, estrogeny
Hamowanie
�� Sen REM
�� somatostatyna
�� GH,
�� IGF-1,
�� kortyzol,
�� progesteron
�� glukoza,
�� FFA
Hormon wzrostu (GH)- działanie
�� Hormon wzrostu pobudza syntezę białek, zwłaszcza w mięśniach, oraz kolagenu w
tkankach łącznej, kostnej i chrzestnej.
�� Warunkuje liniowy wzrost ciała.
�� Oddziaływanie GH na metabolizm białkowy - za pośrednictwem somatomedyny, czyli
insulino-podobnego czynnika wzrostu-1 (IGF-1 - insuline-like growth factor-1).
�� Możliwy jest bezpośredni wpływ GH na komórki mięśniowe.
Wpływ wysiłku
�� Wysiłek fizyczny jest silnym bodz
cem pobudzającym wydzielanie GH.
�� Stężenie podczas wysiłków  przekracza 10-20 x poziom spoczynkowy.
�� Reakcja zależy od intensywności i czasu trwania wysiłku.
�� Pojawia się po 5 - 10 min pracy.
Wpływ wysiłku fizycznego o typie wytrzymałościowym na stężenie GH
�� Wysiłek fizyczny o typie wytrzymałościowym nasila wydzielanie hormonu wzrostu przez
przysadkę mózgową.
�� Zjawisko to występuje w czasie wysiłku i bezpośrednio po jego zakończeniu.
�� Wzrost stężenia GH w surowicy wykazuje zależność od czasu trwania i intensywności
wysiłku.
�� Pojawia się gdy wysiłek fizyczny trwa dłużej niż 10 minut.
�� U osób w wieku podeszłym wzrost stężenia GH po wysiłku fizycznym jest około 4-6
razy mniejszy, niż u osób młodych.
�� U osób otyłych - mniejsze niż u osób szczupłych maks. powysiłkowe wartości GH.
Wpływ wysiłku fizycznego o typie siłowym na stężenie hormonu wzrostu
�� Wysiłek fizyczny o typie siłowym zwiększa stężenie GH w surowicy krwi.
�� Powysiłkowe stężenie GH zależy od intensywności wysiłku.
�� Wzrost stężenia GH w surowicy jest tym większy, im większy jest udział glikolizy bez
tlenowej w pokrywaniu zapotrzebowania energetycznego w czasie wysiłku.
Znaczenie zwiększenia stężenia GH w czasie wysiłku
�� GH współdziała w mobilizacji substratów energetycznych - nasilenie glikogenolizy i
glukoneogenezy w wątrobie oraz lipolizy w tkance tłuszczowej.
o Działanie istotne podczas wysiłków długotrwałych, pojawia się po upływie 30 -
120 min od momentu zwiększenia stężenia hormonu we krwi.
Mechanizm odpowiedzialny za wysiłkowy wzrost wydzielania GH
�� Maks. wzrost stężenia GH jest bezpośrednio poprzedzony wzrostem poziomów
adrenaliny i noradrenaliny w surowicy.
�� Zwiększenie uwalniania GH przez przysadkę może być także wynikiem hamowania
somatostatyny przez �-endorfiny.
�� Uwalnianie �-endorfin do krwiobiegu rośnie znacząco w czasie wysiłku fizycznego.
Czynniki wzrostowe
IGF-1
�� IGF-1 syntetyzowany - przede wszystkim w wątrobie, ale także w mięśniach, kościach i
tkance tłuszczowej.
�� Podstawowym czynnikiem stymulującym wytwarzanie IGF-1 jest hormon wzrostu.
�� Na syntezę IGF-1 mają wpływ także wiek, stan odżywienia i płeć.
�� IGF-1 nasila syntezę DNA i białek - wykazuje działanie anaboliczne.
�� Zwrotnie hamuje uwalnianie GH przez przysadkę.
Wpływ wysiłku fizycznego na stężenie IGF-1 w surowicy
�� Spoczynkowe stężenie IGF-1 w surowicy wykazuje ścisłą korelację z wydolnością fizyczną
określoną poprzez wielkość maksymalnego poboru tlenu przez organizm.
�� Wysiłek fizyczny o typie wytrzymałościowym powoduje niewielkie zwiększenie stężenia
IGF-1 w surowicy w pierwszej fazie wysiłku.
�� Długotrwały trening o typie wytrzymałościowym zwiększa spoczynkowy poziom IGF-1 w
surowicy.
�� Wysiłek fizyczny o typie siłowym nie wpływa na poziom IGF-1 - dopiero po zastosowaniu
bardzo intensywnych ćwiczeń w długim czasie można zaobserwować wzrost.
IGF-1 - działanie
�� Zwiększenie wydzielania IGF-1 mobilizacja komórek satelitarnych (macierzystych)
mięśni :
o zwiększenie liczby jąder w komórkach mięśniowych oraz masy włókien
mięśniowych, a w konsekwencji przerost mięśni.
o Podobny mechanizm przerostu mięśni zostaje uruchomiony w procesie
intensywnego treningu fizycznego;
ż� towarzyszące mu mikrourazy stanowią silny stymulator dla zwiększenia
sekrecji w mięśniach IGF-1
�� IGFR: receptor dla IGF związany z kinazą tyrozynową.
�� W mięśniach IGF występuje w dwóch izoformach.
o L IGF-1 (liver insulin-like growth factor-1), obecna w mięśniach także w
spoczynku, wykazuje cechy IGF-1 wytwarzanego w wątrobie.
ż� Przechodzi ona do krwi i oddziałuje endokrynnie na swoje komórki
docelowe.
o MGF
ż� Druga izoforma zidentyfikowana w pracujących mięśniach - mechaniczny
czynnikiem wzrostu (MGF - mechano-growth factor), nie przechodzi do
krwiobiegu i działa lokalnie, autokrynnie i parakrynnie.
MGF
�� MGF łączy się ze specyficznymi dla siebie białkami występującymi w tkance
śródmiąższowej przede wszystkim w mięśniach, w układzie nerwowym i
prawdopodobnie w kościach.
�� Czynnikiem aktywującym wytwarzanie MGF - napięcie wytwarzane w czasie pracy we
włóknach mięśniowych oraz stymulacja ich przez motoneurony.
�� MGF wpływa na zwiększenie masy mięśniowej poprzez nasilenie syntezy białek oraz
poprzez działanie ochronne na włókna mięśniowe, które zabezpiecza przed apoptozą,
regulując w ten sposób także procesy gojenia i przebudowy w mięśniach.
IL-15
�� Interleukina (IL-15) - inny czynnik anaboliczny mięśni szkieletowych.
�� Wzrost ekspresji jej genu przeciwdziała zanikowi mięśni, powodując również ich
przerost.
Miostatyna
�� Miostatyna należy do rodziny czynników transformujących wzrost � (Transforming
Growth Factor �), jest określana również jako czynnik wzrostu i różnicowania (GDF-8).
�� Wytwarzana jest w tkance mięśniowej - jest negatywnym regulatorem masy
mięśniowej.
�� U pewnych ras bydła tzw  podwójnie umięśnionej , takich jak Belgian Blue i
Piedmontese występuje naturalna mutacja genu miostatyny, która jest biologicznie
nieczynna.
Super Boy
�� W 2004 roku ukazało się doniesienie dotyczące 7-miesięcznego chłopca, u którego
stwierdzono znaczny przerost mięśni szkieletowych (zwłaszcza ud i ramion).
�� W badaniach genetycznych - występowanie mutacji genu upośledzającego funkcje
miostatyny.
�� W wieku 5 lat - dwukrotnie większy przerost mięśni i poziom siły niż u jego
rówieśników
Miostatyna - działanie
�� Miostatyna negatywnie reguluje aktywację komórek satelitarnych mięśni
�� Miostatyna jest syntetyzowana i wydzielana w postaci nieczynnego propeptydu i
pozostaje w komórkach mięśniowych w formie nieczynnej w połączeniu z folistatyną,
która jest naturalnym jej inhibitorem.
�� Wykazuje regulujący wpływ na metabolizm lipidów i regenerację mięśnia sercowego
oraz mięśni szkieletowych po urazach.
�� Aktywacja folistatyny prowadzi do hipertrofii mięśni
Czynnik wzrostu śródbłonka naczyń (VEGF)
�� Gen kodujący syntezę i wydzielanie czynnika wzrostu śródbłonka naczyń (VEGF) może
zapoczątkowywać tworzenie nowych naczyń krwionośnych (angiogenezę).
�� U sportowców zwiększenie sieci naczyń krwionośnych, powodujące lepsze ukrwienie i
wzrost ilości dostarczanego tlenu i innych produktów odżywczych do mięśni, serca i
płuc, może obniżać próg zmęczenia.
Prolaktyna
�� Stężenie prolaktyny we krwi wzrasta w czasie wysiłku.
�� Wzrost ten jest zwykle proporcjonalny do intensywności i czasu trwania wysiłku.
�� Wzrost wydzielania prolaktyny ma miejsce dopiero w czasie wysiłków powyżej progu
mleczanowego.
�� Wzrost stężenia prolaktyny we krwi po wysiłkach krótkotrwałych o bardzo dużej
intensywności, a także po powtarzanych wysiłkach izometrycznych pojawia się zwykle
dopiero w okresie powysiłkowym.
�� Wydzielanie prolaktyny jest stymulowane przez stres emocjonalny.
�� Z tego też względu, zwłaszcza przy wysiłkach krótkotrwałych, na zmiany indukowane
przez wysiłek mogą nakładać się zmiany powodowane przez emocje.
Peptydy opioidowe
Endogenne układy opioidowe
o W układzie nerwowym wyróżnia się trzy odrębne rodziny endogennych
peptydów opioidowych.
o Prekursory peptydów opioidowych: proopiomelanokortyna (POMC  265
aminokwasów), proekefalina (PENK  263 aminokwasy), prodynorfina (PDYN 
256 aminokwasów), kodowane są przez trzy niezależne geny o zbliżonej
budowie.
o Od swoich prekursorów noszą one nazwy systemów:
ż� proopiomelanokortynowego;
ż� proenkefalinowego;
ż� prodynorfinowego.
Wpływ wysiłku fizycznego na stężenia peptydów opioidowych we krwi
�� Wysiłek fizyczny o intensywności przekraczającej 50% pułapu tlenowego powoduje
wzrost stężenia peptydów opioidowych w surowicy krwi.
�� Wzrost ten jest proporcjonalny do czasu trwania oraz intensywności wysiłku i
utrzymuje się w okresie równowagi czynnościowej podczas wysiłków
submaksymalnych.
�� W czasie wysiłków o intensywności powyżej progu mleczanowego, wzrost stężenia
peptydów opioidowychwykazuje korelację ze stężeniem mleczanów we krwi.
�� U osób wytrenowanych wzrost stężenia peptydów opioidowych w surowicy pod
wpływem wysiłku fizycznego jest mniejszy niż u osób niewytrenowanych.
Androgeny
�� Męskie hormony płciowe (androgeny:
o dehydroepiandrosteron (DHEA),
o siarczan dehydroepiandrosteronu (DHEAS),
o androstendion
o testosteron
�� Androgeny wytwarzane są w niewielkich ilościach przez korę nadnerczy zarówno u
kobiet, jak i u mężczyzn.
�� Czynnikiem pobudzającym korę nadnerczy do ich wytwarzania jest hormon
adrenokortykotropowy (ACTH - syntetyzowany i uwalniany przez przysadkę pod
wpływem podwzgórzowego hormonu uwalniającego hormon adrenokortykotropowy
(CRH).
Działanie androgenów
�� Odpowiadają za:
o spermatogenezę
o rozwój trzeciorzędowych cech płciowych u mężczyzn.
o pobudzają proliferację komórek,
o dojrzewanie tkanek
o biosyntezę białka, przez co wykazują silne działanie anaboliczne, szczególnie w
stosunku do tkanki mięśniowej,
o w okresie dojrzewania stymulują one pionowy wzrost ciała i przyrost masy
mięśniowej.
o Testosteron, którego z
ródłem są u mężczyzn komórki śródmiąższowe jąder,
tzw. komórki Leydiga, jest odpowiedzialny za libido oraz hamuje oś hormonalną
podwzgórze-przysadka-gonady.
o U kobiet wydzielane przez korę nadnerczy przez całe życie - warunkach
fizjologicznych odgrywają one niewielką rolę.
Testosteron
�� Testosteron - ważna rola w kształtowaniu zdolności do wysiłków anaerobowych i
rozwoju siły mięśniowej dzięki działaniu anabolicznemu.
�� Wyrazem tego wpływu jest wyraz
ne wzmożenie siły mięśniowej u chłopców w okresie
dojrzewania płciowego.
Hormony płciowe
�� W czasie wysiłku zwiększa się stężenie testosteronu we krwi oraz żeńskich hormonów
płciowych.
�� Zmiany te są krótkotrwałe i zależą głównie od zmniejszenia tempa rozkładu tych
hormonów w wątrobie na skutek upośledzenia przepływu krwi.
�� W okresie nasilonej aktywności ruchowej, np. podczas intensywnego treningu
sportowego, dochodzi do zmniejszenia podstawowego wydzielania testosteronu i
żeńskich hormonów płciowych.
�� U kobiet intensywnie trenujących dochodzi często do zaburzeń cyklu menstruacyjnego
lub nawet wtórnego braku miesiączki.
�� Zmiany te są odwracalne.
Wpływ wysiłku fizycznego o typie wytrzymałościowym na stężenie testosteronu
�� Wysiłek fizyczny o typie wytrzymałościowym powoduje zwiększenie stężenia
testosteronu w surowicy krwi u kobiet.
�� Wzrost ten wykazuje liniową zależność od intensywności i czasu trwania wysiłku
fizycznego, a powrót do wartości spoczynkowych następuje w ciągu kilku godzin po
jego zakończeniu.
�� Wzrost stężenia testosteronu po wysiłku wytrzymałościowym obserwuje się także u
mężczyzn.
o Jest on przede wszystkim wynikiem osłabienia metabolizmu testosteronu w
wątrobie, spowodowanego zmniejszeniem przepływu przez nią krwi podczas
wysiłków fizycznych.
�� Trening o typie wytrzymałościowym może powodować obniżenie spoczynkowego
stężenia testosteronu we krwi zarówno u mężczyzn, jak i u kobiet.
Wpływ wysiłku fizycznego o typie siłowym na stężenie testosteronu
�� Nie stwierdzono wpływu krótkotrwałych wysiłków fizycznych o typie siłowym na stężenie
testosteronu w surowicy krwi u kobiet.
�� U mężczyzn wykazano zmniejszenie się stężenia testosteronu po wysiłku fizycznym o
typie siłowym.
o Jest to skutkiem jednoczesnego obniżenia się stężenia hormonu luteinizujęcego
(LH) w surowicy, który jest podstawowym stymulatorem wytwarzania
testosteronu przez komórki Leydiga w jądrach.
Hormony kory nadnerczy
�� Hormony kory nadnerczy są pochodnymi cholesterolu.
�� Do krwi z kory nadnerczy w ilościach fizjologicznych są wydzielane:
o mineralokortykoidy - aldosteron,
o glikokortykoidy - kortyzol i kortykosteron oraz
o androgeny dehydroepiandrosteron (DHEA) i androstendion.
�� Nadnercza wydzielają również małe ilości estrogenu.
Regulacja wydzielania glikokortykoidów
�� Zarówno podstawowe wydzielanie glikokortykoidów, jak i zwiększone po wpływem
stressu zależy od uwalniania ACTH wydzielanego z przedniego płata przysadki.
�� Rytm dobowy - ACTH wydzielany jest w ciągu dnia w postaci nieregularnych wyrzutów, w
zależności, od których zmniejsza się i zwiększa wydzielanie glikokortykoidów.
o Najwyższy poziom glikokortykoidów występuje wczesnym rankiem, a najniższe
wieczorem.
�� Zwiększenie uwalniania ACTH w stanach stressowych wywołane jest przez uwalnianie z
podwzgórza CRH.
Działanie glikokortykoidów
�� Różnorodne działania glikokortykoidów są wyzwalane po związaniu ich z odpowiednimi
receptorami, co pobudza transkrypcję określonych odcinków DNA za pośrednictwem
odpowiedniego mRNA syntezy enzymów.
o Metaboliczne
ż� Działanie permisywne dla amin katecholowych:
� wytwarzanie energii cieplnej
� lipolityczne
� reaktywność naczyń krwionośnych i oskrzeli
o Wpływ na gospodarkę wodną - pobudza filtrację kłębuszkowa
o Obniża poziom GH, TSH, podwyższa poziom glukagonu
o Wpływ na elementy morfotyczne krwi. Hamowanie IL-2, hamowanie proliferacji
limfocytów, zmniesza masę węzłów chłonnych, grasicy
o Hamowanie reakcji zapalnej i reakcji alergicznej
ż� hamowanie aktywności fibroplastów, obrzęku
ż� hamowanie fosfolipazy A2
ż� hamowanie uwalnianie IL-1 (endogennego pirogenu) z granulocytów
ż� hamowanie uwalniania histaminy
Wpływ wysiłku fizycznego o typie wytrzymałościowym na stężenie kortyzolu
�� Wysiłek fizyczny o typie wytrzymałościowym powoduje wzrost stężenia kortyzolu w
surowicy krwi zarówno u kobiet, jak i u mężczyzn.
o Wzrost ten zależy od intensywności i czasu trwania wysiłku, a u mężczyzn
wykazano dodatkowo zależność tego zjawiska od pory dnia.
�� Długotrwały trening wytrzymałościowy nie wywołuje dużych zmian w stężeniu
spoczynkowym kortyzolu w surowicy krwi u kobiet i u mężczyzn.
�� Kortyzol jest hormonem stresowym. - wzrost jego stężenia może zatem sugerować
 przetrenowanie" lub pobudzenie emocjonalne towarzyszące zawodom sportowym.
o Wzrost stężenia kortyzolu w wyniku  przetrenowania" występuje częściej u
kobiet, niż u mężczyzn.
Wpływ wysiłku fizycznego o typie siłowym na stężenie kortyzolu
�� Nasilony wysiłek fizyczny o typie siłowym powoduje niewielki wzrost stężenia kortyzolu
we krwi zarówno u mężczyzn, jak i u kobiet.
Wpływ wysiłku fizycznego na stężenie ACTH w surowicy krwi
�� Wysiłek fizyczny powoduje wzrost stężenia ACTH w surowicy
o Wzrost ten zależy zarówno od intensywności, jak i czasu trwania wysiłku.
�� Długotrwały trening nie wpływa na spoczynkowe stężenie ACTH w surowicy, ale
zmniejsza jego uwalnianie w odpowiedzi na jednorazowy wysiłek.
�� Rola zwiększonego stężenia ACTH podczas wysiłku polega na stymulacji kory nadnerczy
do wytwarzania glikokortykosteroidów.
Leptyna
�� Podstawowym z
ródłem leptyny są komórki tłuszczowe (adipocyty).
o Niewielkie ilości leptyny stwierdza się także w tkance mięśniowej, żołądku,
gruczole sutkowym, łożysku i mózgu.
o Stężenie leptyny w osoczu krwi wykazuje ścisłą korelację z ilością tkanki
tłuszczowej w organizmie oraz wielkością adypocytów.
�� Leptyna należy do nadrodziny cytokin, do której zalicza się także erytropoetyna,
hormon wzrostu, interleukiny, i prolaktyna.
o Również receptory, za których pośrednictwem leptyna oddziałuje na swoje
narządy docelowe, należą do tej samej rodziny co receptory dla interleukiny-6 i
erytropoetyny.
Działanie leptyny
�� Podstawowe oddziaływanie leptyny obejmuje regulację apetytu i równowagi
energetycznej ustroju.
�� Podstawowym narządem docelowym dla leptyny jest podwzgórze.
�� Reguluje ona tutaj syntezę dwóch przeciwstawnych grup neuropeptydów: zmniejsza
ekspresję neuropeptydów o działaniu orektycznym i nasila ekspresję neuropeptydów o
działaniu anorektycznym.
�� Za pośrednictwem podwzgórza, leptyna wpływa na funkcjonowanie przysadki,
nadnerczy i gruczołu tarczowego.
�� Bierze udział w regulacji gospodarki węglowodanowej, lipidowej i wydzielania insuliny
przez komórki trzustki.
�� Leptyna wywiera także wpływ na czynniki związane z dojrzewaniem płciowym i
reprodukcją.
Ekspresja leptyny
Pobudzają:
o glikokortykoidy,
o insulina,
o dieta bogatotłuszczowa,
o wzrost masy ciała,
o czynnik martwicy nowotworu-a (TNF-a - tumor necrosis factor-a),
o interleukina -1 (IL-1)
o endotoksyny bakteryjne
Hamują
o Katecholaminy, pobudzenie układu współczulnego
o testosteron
o głodówka
o Leptyna
Wpływ jednorazowego wysiłku fizycznego na stężenie leptyny w surowicy krwi
�� Wysiłek fizyczny o typie wytrzymałościowym, trwający poniżej 60 minut, nie wywiera
wpływu na wytwarzanie leptyny, niezależnie od swojej intensywności.
�� W przypadku wysiłków fizycznych o typie wytrzymałościowym, trwających powyżej 60
minut, obserwuje się zmniejszenie stężenia leptyny w surowicy krwi około 1-2 i 48 godzin
po wysiłku.
Hormony wydzielane przez trzustkę
�� Hormony trzustkowe
o Insulina (B)
o Glukgon (A)
o Somatostatyna (D)
o Polipetyd trzustkowy (F lub PP)
Głównymi funkcjami hormonów trzustkowych są:
o zapewnienie magazynowania przyjmowanego pożywienia w formie glikogenu i
tłuszczu (insulina)
o mobilizacja rezerw energetycznych podczas głodu lub w czasie pracy, sytuacji
stresowych (glukagon, też adrenalina)
o utrzymywanie przy tym stężenia cukru we krwi na możliwie stałym poziomie
o stymulacja wzrostu.
o
Regulacja wydzielania insuliny
Insulina
�� Hormon o budowie polipeptydowej
o - składający się z dwóch łańcuchów peptydowych połączonych mostkami
dwusiarczkowymi, produkowany w postaci proinsuliny przez komórki B wysepek
Langerhansa w trzustce.
o Insulina przyspiesza tempo przenikania glukozy z krwi do niektórych komórek
(przede wszystkim do komórek mięśni szkieletowych) przekształcania jej w
glukozo-6-fosforan
o powoduje obniżenie stężenia glukozy we krwi, zwiększenie zapasu glikogenu w
wątrobie mięśniach oraz wzmożenie spalania glukozy.
Stymulatory
�� Glukoza,
�� Mannoza,
�� Aminokwasy (szczególnie arginina),
�� Glukagon,
�� Hormony jelitowe (GLP-1, GIP, sekretyna)
�� b�-ketokwasy,
�� Nerw błędny, acetylocholina,
�� Pobudzenie receptorów b�-adrenergicznych
Inhibitory
�� Somatostatyna,
�� Insulina,
�� Pobudzenie receptorów a-adrenergicznych,
�� Utrata jonów K+
Kierunki działania insuliny
Tkanka tłuszczowa
�� zwiększony transport glukozy do wnętrza komórki,
�� zwiększony transport aminokwasów do wnętrza komórki,
�� zwiększona synteza fosforanów glicerolu
�� zwiększone odkładanie trójglicerydów
�� aktywacja lipazy lipoproteinowej
�� hamowanie lipazy wrażliwej na hormony
�� zwiększony wychwyt jonów K+
Mięśnie
�� zwiększony transport glukozy do wnętrza komórki,
�� zwiększona synteza glikogenu,
�� zwiększony wychwyt aminokwasów,
�� stymulacja syntezy białka,
�� hamowanie rozpadu białka,
�� zmniejszenie uwalniania enzymów glukoneogenicznych,
�� zwiększony wychwyt ketonów,
�� zwiększony wychwyt jonów K+
Wątroba
�� zmniejszenie ketogenezy,
�� zwiększenie syntezy białka,
�� zwiększenie syntezy lipidów,
�� zmniejszenie wyrzutu glukozy ze względu na zmniejszenie glukoneogenezy i zwiększenie
syntezy glikogenu
Ogólnoustrojowe
�� Pobudzenie procesów wzrostowych w komórce
Glukagon
Uwalnianie glukagonu 
Stymulacja
�� Hipoglikemia
�� Aminokwasy (szczególnie glukogenne)
�� CCK, gastryna
�� Glikokortykoidy
�� Pobudzenie receptorów b adrenergicznych
�� Acetylocholina
�� Wysiłek fizyczny, infekcje, inne stresy
Hamowanie
�� Glukoza
�� FFA
�� Ketony
�� Somatostatyna
�� Sekretyna
�� Insulina (przez GABA działający na GABAA receptory
�� Pobudzenie receptorów a-adrenergicznych
Działanie
�� Glukagon wywiera działanie:
o glikogenolityczne,
o glukoneogeniczne,
o lipolityczne
o ketogenne
�� Glukagon nie wywołuje glikogenolizy w mięśniach.
�� Zwiększa on glukoneogenezę z dostępnych aminokwasów w wątrobie i zwiększa
przemianę materii oraz tworzenie ciał ketonowych.
�� Jego działanie lipolityczne prowadzi z kolei do zwiększonej ketogenezy.
�� Działanie glukagonu związane z wytwarzaniem ciepła, prawdopodobnie spowodowane
jest zwiększeniem dezaminacji aminokwasów w wątrobie.
�� Glukagon ma także działanie dodatnie inotropowe, podwyższa też pozIom GH,
somatostatyny, insuliny we krwi.
Wpływ wysiłku fizycznego na stężenie insuliny w surowicy krwi
�� W czasie wysiłku fizycznego dochodzi do obniżenia się stężenia insuliny w surowicy krwi.
o Jest ono zależne od czasu trwania i intensywności wysiłku.
o Obniżenie się stężenia insuliny ma związek przede wszystkim ze zmniejszeniem
jej wytwarzania w trzustce.
o Występujące w czasie wysiłku fizycznego pobudzenie układu współczulnego
prowadzi do zahamowania wytwarzania insuliny (działanie przez receptory ą-
adrenergiczne).
�� Bezpośrednio po zakończeniu wysiłku fizycznego stężenie insuliny w surowicy podnosi
się, przy czym efekt ten nie wydaje się zależeć od układu współczulnego.
Wpływ wysiłku fizycznego na stężenie glukagonu w surowicy krwi
�� Wysiłek fizyczny powoduje wzrost stężenia glukagonu w surowicy krwi.
o Bezpośrednią przyczyną tego zjawiska jest rozwijająca się hipoglikemia, a także
stymulacja �-receptorów adrenergicznych.
�� Zmiany wydzielania insuliny i glukagonu mają ważne znaczenie w zapobieganiu
hipoglikemii wysiłkowej w czasie długotrwałych wysiłków.
o Zmniejszenie sekrecji insuliny przyczynia się też do mobilizacji FFA z tkanki
tłuszczowej.
o Podczas wysiłku zwiększa się wrażliwość mięśni na działanie insuliny.
o Stan ten po długotrwałym wysiłku utrzymuje się przez 2-3 dni.
o Aktywność ruchowa jest ważnym czynnikiem kształtującym tolerancję
węglowodanów.
Wazoaktywny peptyd jelitowy (VIP), sekretyna i peptyd trzustkowy (PP)
�� Stężenia we krwi VIP, sekretyny i PP u ludzi podczas długotrwałego wysiłku fizycznego
znacznie zwiększają się.
o Mechanizm pobudzający wydzielanie tych hormonów ani rola, jaką spełniają
one podczas wysiłku, nie są poznane.
o Można przypuszczać, że zmiany ich stężenia we krwi wpływają na wydzielanie
insuliny i glukagonu przez komórki wysp trzustkowych.
o VIP działa również bezpośrednio pobudza�jąco na glikogenolizę i
glukoneogenezę w wątrobie.
ż� Hormon ten może więc współdziałać z innymi czynnikami kontroli w
mobilizacji i wytwarzaniu glukozy podczas długotrwałego wysiłku.
Układ współczulno-nadnerczowy
�� W czasie wysiłku zwiększa się stężenie noradrenaliny we krwi, głównie z powodu
zwiększonego uwalniania jej z zakończeń nerwów współczulnych i adrenaliny
wydzielanej przez rdzeń nadnerczy.
o Stężenie amin katecholowych wykazuje zależność od intensywności pracy.
o W czasie długotrwałej pracy o stałej intensywności aktywność układu
współczulno-nadnerczowego i stężenie amin katecholowych wykazują
stopniowe zwiększanie się zgodnie z wydłużaniem się czasu trwania wysiłku.
Aminy katecholowe
�� Zależność stężenia katecholamin od intensywności wysiłku ma przebieg podobny do
zmian stężenia mleczanów w czasie wysiłku.
o Można wyznaczyć wielkość obciążenia, przy którym stężenie katecholamin
gwałtownie wzrasta.
o Obciążenie to wyznacza próg katecholaminowy, który w zasadzie pokrywa się z
progiem mleczanowym.
�� Aktywacja układu współczulno-nadnerczowego odgrywa podstawową rolę w kontroli
czynności układu krążenia i metabolizmu wysiłkowego.
�� Układ ten wywiera także wpływ na syntezę lub wydzielanie innych hormonów, np.
insuliny, glukagonu i angiotensyny.
�� W czasie wysiłku fizycznego aminy katecholowe odgrywają kluczową rolę w adaptacji
układu krążenia do wysiłku fizycznego oraz wybitnie wspomagają zabezpieczenie
właściwego poziomu substratów energetycznych, dostarczenie ich do pracujących mięśni
oraz wykorzystanie w procesach biochemicznych.
Mechanizmy aktywacji układu adrenergicznego
�� Bezpośredniego pobudzenie struktur podkorowych mózgu przez impulsy płynące z
ośrodków ruchowych.
�� Odruchy z chemoreceptorów (zmiany prężności CO we krwi, pH i in.)
2
�� Odruchy z receptorów metabolicznych mięśni
�� Wysiłek fizyczny u osób wytrenowanych powoduje mniejszy niż u niewytrenowanych
wzrost stężenia katecholamin.
o Jest to spowodowane przesunięciem w wyniku treningu progu mleczanowego
w kierunku większych obciążeń.
�� W czasie wysiłków długotrwałych i intensywnych, aktywacja układu współczulnego
wydaje się być zależna od stężenia glukozy we krwi i wyczerpywania się zasobów
glikogenu.
Układ renina-angiotensyna-aldosteron (RAA)
Angiotensyna II
Wpływ wysiłku fizycznego na układ renina-angiotensyna-aldosteron
�� Aktywność reninowa osocza zwiększa się wprost proporcjonalnie do intensywności
wysiłku fizycznego i może osiągać wartości nawet 5 razy większe od wartości
spoczynkowych.
�� Podstawowym czynnikiem nasilającym aktywność reninowa w surowicy jest
pobudzenie układu współczulnego i zwiększenie stężenia katecholamin we krwi.
o Pewną rolę odgrywa także utrata z potem jonów Na+ i wody oraz zmniejszenie
perfuzji nerek w wyniku przemieszczenia się krwi do pracujących mięśni.
Aldosteron
�� Stężenie aldosteronu we krwi zwiększa się wraz ze wzrostem intensywności i czasem
trwania wysiłku, ale nie jest to zależność prostoliniowa.
Czynniki odpowiedzialne za wzrost stężenia aldosteronu:
o aktywacja układu R-A-A,
o utrata jonów Na+ z potem i wzrostu stężenia jonów K+ w wyniku uwalniania ich
z pracujących mięśni,
o wzrost stężenia ACTH (niewielkie znaczenie)
Wpływ wysiłku fizycznego na układ renina-angiotensyna-aldosteron
�� Stężenie hormonów układu R-A-A po jednorazowym wysiłku fizycznym normalizuje się w
czasie od 3 do 6 godzin po zakończeniu wysiłku.
�� Długotrwały trening nie wpływa na zmianę stężenia aldosteronu we krwi.
�� Zmiany w układzie renina-angiotensyna-aldosteron mają istotne znaczenie w procesie
adaptacji organizmu do wysiłku fizycznego.
Przedsionkowe peptydy natriuretyczne (ANP)
�� Przedsionkowe peptydy natriuretyczne uwalniane są z miocytów prawego przedsionka
serca pod wpływem jego rozciągania, np. w wyniku zwiększonego powroty żylnego, do
którego dochodzi podczas nasilonej pracy mięśniowej.
�� ANP zwiększa diurezę oraz wydalanie sodu przez nerki, między innymi w wyniku
zmniejszenia uwalniania aldosteronu.
�� ANP powoduje ponadto rozszerzenie naczyń krwionośnych, głównie tętniczek
doprowadzających nerek oraz dużych żył, co powoduje zmniejszenie powrotu żylnego.
�� Wpływ wysiłku fizycznego na stężenie ANP w surowicy krwi
�� Wysiłek fizyczny powoduje zależny od czasu jego trwania wzrost stężenia ANP w
surowicy krwi.
Hormony tarczycy
�� Tarczyca składa się z kulistych pęcherzyków (średnica 50-500 um), których komórki
wytwarzają hormony tarczycy tyroksynę (T4; prohormon) i trójjodotyroninę (T3;
aktywny hormon).
�� Oprócz tego w tzw. komórkach okołopęcherzykowych lub komórkach C tarczycy
wytwarzana jest kalcytonina.
�� T3 i T4 gromadzone są w koloidzie pęcherzyka.
Efekty działania
�� T3 i T4 wnikają do komórki docelowej, nie wymagają obecności swoistych receptorów.
�� Miejscem wewnątrzkomórkowego wychwytu T3) jest DNA jądra komórkowego (wpływ
na transkrypcję).
�� Wpływy na mitochondria są wtórne.
�� T3 ogólnie zwiększa zużycie O2 z nasilonym obrotem energetycznym i zwiększa tym
samym produkcję ciepła.
�� W niedoczynności tarczycy np. insulina, glukagon, GH i adrenalina tracą swój efekt
pobudzania metabolizmu, zaś w nadczynności wzrasta wrażliwość na adrenalinę T3
zwiększa prawdopodobnie zagęszczenie receptorów.
Wpływ wysiłku fizycznego na stężenie hormonów tarczycy
�� Intensywny wysiłek fizyczny powoduje wzrost stężenia TSH w surowicy w stopniu
proporcjonalnym do intensywności wysiłku.
�� Nie obserwuje się jednak równoczesnego wyraz
nego wzrostu stężenia hormonów
tarczycy.
�� W czasie wysiłków długotrwałych i podczas treningu obserwuje się wzrost obrotu
tyroksyny, a więc nasilenie jej uwalniania, ale także metabolizmu.
Regulacja metabolizmu weglowodanów podczas wysiłku
�� Uwalnianie glukagonu ę!prowadząc do zwiększenia glikogenolizy w wątrobie.
�� Aminy katecholowe ę! prowadząc do dalszego wzrostu glikogenolizy.
�� Kortyzol ę! prowadząc do zwiekszonego katabolizmu białek dla póz
niejszej
glukoneogenezy.
�� GH (hormon wzrostu) ę! mobilizuje FFA (wolne kwasy tłuszczowe).
�� Wzrostowi intensywności wysiłku towarzyszy wzrost uwalniania katecholamin
(glikogenoliza).
�� Uwalnianie glukozy jest ściśle związane z zapotrzebowaniem mięśni.
�� Kiedy zapasy glukozy ulegną wyczerpaniu dochodzi do gwałtownego wzrostu kortyzolu
i glukagonu (glukoneogeneza).
�� Transport glukozy do wnetrza komórek zależy od insuliny
�� Wysiłek zwiększa wiązanie insuliny z jej receptorami w mięśniach szkieletowych
�� Zwiększenie wrażliwości receptorów na insulinę wystepuje po 4 tygodniach wysiłku.
Regulacja metabolizmu lipidów podczas wysiłku
�� Niski poziom glukozy uwalnianie katecholamin mobilizacja FFA
�� Trójglicerydy są przekształcane do FFA przez lipazę aktywowaną przez:
o Kortyzol
o Katecholaminy
o GH
o Cytokiny
Cytokiny
�� Cytokiny to grupa wielu różnorodnych cząsteczek białkowych o krótkim okresie
półtrwania, które są mediatorami reakcji zapalnych, immunologicznych, i które
regulują krwiotworzenie oraz biorą udział w gojeniu tkanek.
Wpływ wysiłku fizycznego na wytwarzanie cytokin
Cytokiny prozapalne
Interleukina - 1 (IL-1)
�� IL-1 wytwarzana jest przez monocyty i makrofagi, ale także przez keratyno-cyty,
chondrocyty, komórki Langerhansa, śródbłonka, glejowe i w niewielkich ilościach przez
limfocyty T i B.
�� Jest cytokiną wybitnie prozapalną.
Działanie Il-1
�� Wpływa na makrofagi stymulując je do wytwarzania interleukiny - 6 (IL-6), czynnika
martwicy nowotworu - ą (TNF- ą), a także autokrynnie wzmaga własne wytwarzanie.
�� Stymuluje limfocyty T do produkcji interleukiny - 2 (IL-2) oraz innych cytokin, w tym
interferonu - ł (INF- ł )
�� Stymuluje limfocyty B, nasilając ich proliferację i wytwarzanie przeciwciał. IL-1
�� Indukuje syntezę kolagenazy, enzymu uczestniczącego w procesie przebudowy tkanki
łącznej,
�� Indukuje syntezę enzymów biorących udział w wytwarzaniu mediatorów reakcji
zapalnej.
�� Wpływa na systemową reakcję zapalną indukując wytwarzanie białek ostrej fazy w
wątrobie,
�� Działa na OUN - odpowiada za objawy ogólne zapalenia w postaci gorączki, senności i
braku apetytu.
�� Działa na na przysadkę powodując uwalnianie ACTH, przez co pośrednio hamuje
własne wytwarzanie, ponieważ powstające pod wpływem ACTH glikokortykoidy
zmniejszają syntezę cytokin prozapalnych.
�� Może działać jak czynnik wzrostu na keratynocyty, fibroblasty, miocyty, a także na
niektóre komórki nowotworowe.
Wpływ wysiłku fizycznego na wytwarzanie IL-1
�� Wysiłek fizyczny powoduje około 2-krotny wzrost poziomu IL-1 w surowicy, który
utrzymuje się od kilku do 24 godzin po zakończeniu wysiłku fizycznego.
�� Jednocześnie ze wzrostem poziomu IL-1 dochodzi do podniesienia się stężenia w
surowicy inhibitora tej cytokiny - IL-1ra (interleukine 1 receptor antagonist -
antagonista receptora dla interleukiny 1).
�� Biologiczne efekty zwiększonego poziomu IL-1 są więc wypadkową oddziaływania
samej cytokiny i jej antagonisty.
Interleukina - 2 (IL-2)
�� IL-2 jest wytwarzana przez limfocyty T.
Podstawową funkcje IL-2:
�� nasilenie proliferacji i różnicowania limfocytów T w kierunku limfocytów T
cytotoksycznych;
�� wpływ na pobudzone limfocyty B, nasilając wytwarzanie przeciwciał;
�� wpływ na pobudzone komórki NK i na makrofagi.
�� Poprzez oddziaływanie na pobudzone limfocyty T, IL-2 wykazuje silne działanie
prozapalne.
Wpływ wysiłku fizycznego na wytwarzanie IL-2
�� W większości badań stwierdzano zmniejszenie wytwarzania IL-2 przez stymulowane
limfocyty T.
�� Istnieją doniesienia, że w wyniku wysiłku dochodzi do zwiększenia ekspresji
receptorów dla IL-2 na powierzchni limfocytów.
Czynnik martwicy nowotworu - ą (TNF- ą - tumor necrosis factor- ą)
�� TNF-ą jest wytwarzany przede wszystkim w monocytach oraz limfocytach krwi.
�� Wpływa na prawie wszystkie komórki organizmu.
�� Jest cytokiną prozapalną, a efekty jego działania na komórki efektorowe są podobne
do tych, jakie wywiera IL-1.
�� TNF-ą nasila gromadzenie się leukocytów w miejscu zapalenia.
�� Jest silnym pyrogenem.
�� Odpowiada także za zjawisko kacheksji, czyli wyniszczenia organizmu w przewlekłych
zapaleniach i chorobach nowotworowych.
Wpływ wysiłku fizycznego na wytwarzanie TNF- ą
�� Dane dotyczące wpływu wysiłku fizycznego na poziom TNF-a w surowicy są niespójne.
�� Zaobserwowano także zmianę stężenia TNF-a w surowicy na skutek wysiłku fizycznego
przeprowadzonego w niskiej temperaturze.
Interferony
�� Interferony to cytokiny uwalniane przez komórki w odpowiedzi na zakażenie
wirusowe.
�� Wyróżnia się cztery rodzaje interferonów: ą, �, � i ł.
o Interferony ą, � i � wytwarzane są przez leukocyty lub fibroblasty, natomiast
interferon ł przez limfocyty, głównie Th1.
�� Podstawową funkcją interferonów jest hamowanie proliferacji komórek, w tym
nowotworowych i zakażonych wirusem.
o Działanie to jest efektem zarówno bezpośredniego, jak i pośredniego
oddziaływania na te komórki przez aktywowanie limfocytów T cytotoksycznych
i komórek NK.
o Interferony działają także prozapalnie, głównie poprzez stymulację makrofagów
do wytwarzania innych cytokin prozapalnych i nasilenie procesu fagocytozy.
�� Wpływ wysiłku fizycznego na wytwarzanie interferonów
o Nie ma jednoznacznych danych na temat wpływu wysiłku fizycznego na
wytwarzania INF
Interleukina - 6 (IL-6)
�� IL-6 jest jednym z podstawowych czynników regulujących reakcję zapalną.
�� Wykazuje ona działanie zarówno pro-, jak i przeciwzapalne.
�� Wytwarzana jest przez monocyty i makrofagi, ale także przez limfocyty T i B oraz inne
komórki, takie jak fibroblasty, komórki śródbłonka, keratynocyty, chondriocyty,
komórki tkanki tłuszczowej.
�� Podstawowym czynnikiem indukującym jej wytwarzanie jest IL-1 oraz interferony,
TNF-ą, lipopolisacharydy ścian bakteryjnych i wirusy.
IL-6 działanie
�� hamuje zwrotnie wytwarzanie prozapalnych cytokin, IL-1 i TNF-ą, a także zwiększa
poziom antagonisty dla receptora IL-1 (IL-1 Ra),
�� zwiększa poziom białka wiążącego TNF-ą (TNF-BP)
�� nasila produkcję kortykosteroidów.
�� W ten sposób częściowo działa ona przeciwzapalnie.
�� IL-6 ma wpływ na limfocyty B nasilając ich różnicowanie i wytwarzanie przeciwciał, a
także na limfocyty T, stymulując ich transformację w kierunku limfocytów T
cytotoksycznych.
�� IL-6 jest jednym z najsilniejszych mediatorów reakcji ostrej fazy
Wpływ wysiłku fizycznego na wytwarzanie IL-6
�� Wysiłek fizyczny zwiększa poziom IL-6 w surowicy w stopniu znacznie większym niż
inne cytokiny.
�� Po biegu maratońskim może dojść nawet do 100-krotnego wzrostu poziomu tej
cytokiny w surowicy.
�� W czasie wysiłków o mniejszej intensywności obserwowano około 20-krotny wzrost
poziomu IL-6 w porównaniu z wartościami spoczynkowymi.
�� W większości przypadków wzrost poziomu IL-6 po wysiłku fizycznym utrzymywał się 24
do 48 godzin po zakończeniu wysiłku fizycznego.
�� Wydaje się, że jest ona wytwarzana miejscowo w mięśniach - skurcz mięśnia jest
odpowiedzialny za indukowanie wytwarzania IL-6 przez same komórki mięśniowe, nie
można jednak wykluczyć współudziału uszkodzenia mięśni w stymulacji wytwarzania
Cytokiny przeciwzapalne
Interleukina - 4 (IL-4)
�� Interleukina - 4 wytwarzana jest przede wszystkim przez limfocyty Th.
�� Pobudza proliferację limfocytów B i wytwarzanie przeciwciał.
�� IL-4 wpływa hamująco na limfocyty Th1, osłabiając odpowiedz
immunologiczną typu
komórkowego.
�� Zmniejszena wytwarzanie prozapalnej IL-1 oraz nasila wytwarzania antagonisty
receptora dla IL-1 (IL-1 Ra).
�� IL-4 hamuje aktywność makrofagów.
Wpływ wysiłku fizycznego na wytwarzanie IL-4
�� Wysiłek fizyczny nie wywiera wpływu na poziom osoczowy interleukiny-4 ani na ilość
mRNA dla IL-4 w komórkach jednojądrzastych krwi.
Interleukina -10 (IL-10)
�� IL-10 wytwarzana jest głównie przez limfocyty Th2, a w mniejszych ilościach przez
makrofagi.
�� Działa silnie przeciwzapalnie.
�� Razem z IL-4 osłabia odpowiedz
immunologiczną typu komórkowego, działając
hamująco na limfocyty Th1.
�� IL-10 zmniejsza wytwarzanie IL-1, TNF-a i innych cytokin prozapalnych.
�� Hamuje czynność makrofagów, nasila produkcję antagonisty receptora dla IL-1.
�� Ilość IL-10 rośnie wyraz
nie w stanach zapalnych będących następstwem urazu
mechanicznego.
Wpływ wysiłku fizycznego na wytwarzanie IL-10
�� Poziom IL-10 zwiększa się po wysiłku fizycznym typu ekscentrycznego, który prowadzi
do uszkodzenia włókien mięśniowych - stwierdzano nawet 27-krotny wzrost poziomu
tej cytokiny po wysiłku fizycznym.
Pytania
1. Rola czynników wzrostowych w procesach adaptacyjnych organizmu związanych z
wysiłkiem.
2. Regulacja metabolizmu weglowodanów i tłuszczów podczas wysiłku.
3. Rola amin katecholowych w adaptacji organizmu do wysiłku fizycznego.
4. Hormonalna regulacja gospodarki wodno elektrolitowej w czasie wysiłku fizycznego.