Ćwiczenia 5: Fizjologia i klasyfikacja wysiłków fizycznych. Procesy energetyczne i zmiany fizjologiczne podczas wysiłków fizycznych.

Organizacja czynnościowa układu ruchu

Narząd ruchu dzielimy na :

• Część bierną - złożoną z kości i więzadeł,

• Część czynną - mięśnie szkieletowe.

Ruchy czynne wykonywane są dzięki skurczom mięśni, które powodują przemieszczanie się części szkieletu. Ruch są wykonywane za pomocą grup mięśniowych np. zgięcie, prostowanie. Skurcze mięśni szkieletowych są skutkiem pobudzania komórek( włókien) mięśniowych przez impulsy nerwowe powstające w neuronach ruchowych umiejscowionych w jądrach ruchowych nerwów czaszkowych i jądrach ruchowych rdzenia kręgowego.

Chemicznym przekaźnikiem pobudzenia w synapsach nerwowo - mięśniowych jest acetylocholina.

Ruchy dowolne - zamierzone - są inicjowane przez impulsy z kory mózgowej i innych części OUN.

Móżdżek - kontroluje ruchy wymagające precyzji. Kora móżdżku odbiera impulsy ze wszystkich receptorów w tym błędnika i siatkówki, co ma istotne znaczenie dla kontroli ruchów.

Elektromiografia to metoda diagnostyczna stosowana w zaburzniach funkcji układu ruchowego( ocena koordynacji skurczów mięśni przy ruchach dowolnych, oceny siły mięśni, wykrywanie zmęczenia nerwowo - mięśniowego).

Fizjologiczna klasyfikacja wysiłków fizycznych

Wysiłek fizyczny - to praca mięśni szkieletowych i czynnościowych zmian temu towarzyszących.

Charakterystyka procesów zachodzących w pracujących mięśniach w czasie wysiłku fizycznego zależy od:

• Rodzajów skurczów mięśni,

• Wielkości grup mięśniowych zaangażowanych w czasie wysiłku,

• Czasu trwania wysiłku,

• Intensywności wykonywanej pracy.

Zależnie od rodzajów skurczów wyróżnia się wysiłek:

• Dynamiczny - skurcze izotoniczne i izomeryczne( bieg, jazda na rowerze)

• Statyczny - długie skurcze izomeryczne np. utrzymywanie swojego ciężaru ciała.

Zależnie od wielkości grup mięśniowych zaangażowanych w wysiłek wyróżnia się :

• Wysiłek lokalny - 30% masy mięśni np. praca jedną kończyną,

• Wysiłek ogólny - ponad 30% masy mięśni np. praca obu kończyn dolnych.

Zależnie od czasu wykonywanej pracy wysiłek może być:

• Krótkotrwały - kilkanaście minut,

• Wysiłek średni - trwający 30 - 60 min,

• Długotrwały - wykonywany dłużej niż 60 min.

Obciążenie wysiłkowe może być:

• Bezwzględne - oznacza ilość energii wydatkowanej przez organizm w jednostce czasu(moc)

• Względne - to proporcja pomiędzy zapotrzebowaniem na tlen podczas wykonywanej pracy a maksymalnym pochłanianiem tlenu przez organizm, można je określić w skali Borga (Tab).

Mięśnie do swojej pracy wykorzystują: glikogen mięśniowy, glukozę wychwytywaną z krwi, aminokwasy, ketokwasy, fosfokreatynę. Udział tych substratów zależy od czasu trwania wysiłku, jego intensywności, zaopatrzenia tlenowego, diety i stopnia wytrenowania.

Np.

• Wysiłki do 60 sek. - wykorzystywana fosfokreatyna,

• Wysiłki od 60 sek.- 10/15 min - wykorzystywany glikogen mięśniowy,

• Wysiłki od 15 - 60 min. - wykorzystywana glukoza z krwi i wątroby i ketokwasów i wolnych kwasów tłuszczowych,

• Wysiłki trwające ponad 60 min. - wykorzystywane wszystkie procesy tlenowe w tym z przemiany białek przy wydzielaniu mocznika i kreatyniny z moczem.

W wysiłkach statycznych z użyciem dużej siły - wykorzystywana jest fosfokreatyna i glikogen mięśniowy, przy równoczesnym gromadzeniu się w mięśniach - mleczanu, co przyczynia się do zmęczenia. Mleczan może przedostawać się do krwi, potem do wątroby i mięśni gdzie zużywany jest do resyntezy glikogenu. Po dużym wysiłku w ciągu wielu godzin utrzymuje się szybka przemiana materii.

Zmiany czynności organizmu podczas wysiłków fizycznych

1. Układ krążenia - podczas wysiłków fizycznych spełnia następujące role:

• transport tlenu i dwutlenku węgla,

• transport ciepła z narządów o dużej przemianie materii jak wątroba, mięśnie do skóry przez , którą jego nadmiar jest usuwany,

• transport substratów energetycznych do mózgu,

• transport metabolitów do układu wydalniczego,

• transport hormonów i innych substancji między tkankami.

Przebieg tych czynności układu krążenia decyduje o zdolności człowieka do wykonywania wysiłków fizycznych( zależy od obwodowego przepływu krwi i czynności serca).

Podczas wysiłków fizycznych zwiększa się zapotrzebowanie organizmu na tlen a ilość pracy jaką człowiek może wykonać w ciągu minuty przy określonej ilości skurczów serca zależy od objętości minutowej serca, zawartości tlenu we krwi. Na tej podstawie ocenia się zdolność wysiłkową człowieka. Już po 3 min. od podjęcia wysiłku fizycznego wzrasta ciśnienie krwi( prawidłowe wynosi 120/80 mm Hg.) a przy dużym wysiłku może być 220/100mmHg. Objaw blednięcia skóry to sygnał do przerwania wysiłku.

Znane są przypadki nagłych zgonów podczas wysiłków fizycznych - zwykle nie wiążą się z wysiłkiem fizycznym. Człowiek chory nawet na banalne przeziębienie nie powinien wykonywać żadnych wysiłków fizycznych.

2. Układ oddechowy - podczas wysiłków fizycznych nasila się czynność oddechowa( dorosły 18 oddechów na min), co zwiększa wymianę gazową w płucach. Do czynników warunkujących pracę układu oddechowego przy wysiłku fizycznym należą:

• Dostateczna wentylacja pęcherzykowa,

• Odpowiedni stosunek wentylacji do przenikania tlenu do krwi,

• Dostateczny przepływ przez płuca krwi o prawidłowej ilości tlenu.

Nasilenie czynności oddechowej zwiększa ucieczkę ciepła z organizmu przez parowanie wody z płuc. Wentylacja płuc zwiększa się wprost proporcjonalnie do wysiłku fizycznego. Prawidłowe jest oddychanie przez nos ale przy wysiłku fizycznym częściej oddychamy przez usta.

Zmęczenie mięśni oddechowych odgrywa rolę w wystąpieniu duszności wysiłkowej - częstsza u ludzi mających siedzący tryb życia i małą aktywność fizyczną.

Duży wysiłek fizyczny może być przyczyną hiperwentylacji( kwasica metaboliczna , podwyższona temperatura).

3. Skład i objętość krwi - objętość krwi zmniejsza się o 10 - 15% w czasie wysiłku fizycznego już w ciągu 5 - 15 min( zmniejsza się objętość krwi gdy rośnie wysiłek fizyczny).

Podczas wysiłku nie zmienia się masa erytrocytów, zmniejsza się ilość osocza a tym samym krwi co zwiększa hematokryt do 45/47.

Przy bardzo dużych wysiłkach zmniejsza się liczba erytrocytów w objętości krwi( u sportowców uprawiających sporty wysiłkowe - niedokrwistość). Podczas wysiłków wzrasta liczba leukocytów - umiarkowany stały wysiłek fizyczny zwiększa odporność na zakażenia a duży wysiłek obniża odporność.

W osoczu podczas wysiłków fizycznych zwiększa się stężenie białek.

Podczas dużego wysiłku - może nastąpić odwodnienie organizmu, zwiększa się ilość jonów potasu w osoczu i wapnia we krwi.

Stężenie glukozy we krwi podczas wysiłku fizycznego zwykle nie zmienia się( zależy od intensywności i czasu trwania wysiłku oraz od posiłku). Zdarza się hipoglikemia - dieta ubogowęglowodanowa, głód). Podczas wysiłku zmniejsza się ilość insuliny - hiperglikemia wysiłkowa.

W czasie wysiłku fizycznego może wzrastać poziom mocznika i kreatyniny we krwi.

Podczas wysiłku fizycznego jest słabe wychwytywanie tlenu z krwi podczas przepływu przez mięśnie.

Zwiększa się podczas wysiłku fizycznego - ilość glukagonu i glikokortykoidów.

Wysiłek fizyczny to silny bodziec pobudzający przysadkę do wydzielania hormonu wzrostu.

Podczas wysiłku fizycznego wydziela się więcej endorfin, co może zmniejszać odczuwanie bólu i daje uczucie zadowolenia i dobry nastrój.

Nie zmienia się podczas wysiłku fizycznego ilość hormonów tarczycy.

Wzrasta podczas wysiłku fizycznego ilość testosteronu u mężczyzn u kobiet - zwiększa się stężenie estradiolu i progesteronu.

Zwiększa się podczas wysiłku fizycznego wydzielanie reniny przez nerki i aldosteronu oraz wazopresyny.

4. Zmiany hormonalne podczas wysiłków fizycznych - podczas wysiłku podnosi się poziom adrenaliny i noradrenaliny i wydalanie z moczem produktów przemiany materii.

5.Nerki - przy małych wysiłkach - zmniejszenie diurezy i jeszcze może zmniejszyć się przy wysiłku dużym( mniejsza filtracja kłębuszkowa i zwiększone zwrotne wchłanianie wody z moczu). Przy wysiłku zmniejsza się wydalanie sodu a zwiększa wydalanie potasu z moczem, może dojść do białkomoczu wysiłkowego.

6. Wątroba - przy wysiłku zmniejsza się przepływ krwi przez wątrobę.

7. Układ pokarmowy - wysiłek lekki poprawia trawienie, wysiłek duży pogarsza.

Termoregulacja podczas wysiłków fizycznych - podczas pracy mięśniowej w czasie wysiłków fizycznych uwalnia się ok. 80% energii, która przekształca się w energię cieplną. W czasie intensywnych wysiłków rośnie temperatura nawet do 40C.( wskazana rozgrzewka zawsze przed wysiłkiem fizycznym szczególnie - dużym.

Fizjologiczne kryteria doboru obciążeń - aktywność fizyczna i praca zawodowa

Wydolność fizyczna - to zdolność do ciężkich, długotrwałych wysiłków fizycznych wykonywanych z udziałem dużych grup mięśniowych, bez szybko narastającego zmęczenia i innych zmian w środowisku wewnętrznym organizmu przy możliwości tolerancji zmęczenia i zdolności do szybkiej ich likwidacji po zakończeniu pracy.

Rzeczywistą miarą wydolności fizycznej jest czas wykonania wysiłków np. bieg oraz badanie tzw. pułapu tlenowego( wydolność aerobowa organizmu).

Wydolność fizyczną określają:

• Sprawność realizacji zapotrzebowania tlenowego( ilość tlenu pobrana w czasie maksymalnego wysiłku fizycznego),

• Zasoby energetyczne,

• Sprawny system wyrównywania po wysiłku,

• Tolerancja zmian zmęczeniowych.

Trening fizyczny powoduje zwiększenie wydolności fizycznej a poziom aktywności ruchowej w życiu codziennym to czynnik kształtujący wydolność.

Do podstawowych zadań profilaktyki nad ludźmi pracującymi należy zapobieganie przeciążeniu organizmu pracą zawodową przez zwiększanie mechanizmów adaptacji do pracy.

Sformułowano kryteria dopuszczalności obciążeń wysiłkowych w pracy zawodowej(ryc.) - jej podstawą jest proporcja między obciążeniem pracą a wielkością maksymalnej siły zaangażowanych grup mięśniowych np. . praca może być długotrwała ale siła grup mięśniowych zaangażowanych nie powinna przekroczyć 15 - 20 %.zx

1

---