Fizjologia 1.03.12 Wydolność fizyczna

Mechanizmy warunkujące

• Sprawność zaopatrzenia i utylizacji O2 w mięśniach

• Zasoby substratów energetycznych organizmie

• Sprawność mechanizmów homeostazy

• Tolerancja zmian zmęczeniowych

Wysiłkowe zmiany adaptacyjne

Adaptacja wysiłkowa w układzie krążenia – rola układu krążenia podczas wysiłku

1. Transport gazów oddechowych

2. Dystrybucja ciepła z narządów o dużej przemianie materii do miejsc jego utraty

3. Transport substratów energetycznych do mięśni ze źródeł pozamięśniowych

4. Transport metabolitów z mięśni i innych tkanek do narządów, w których ulegają dalszym przemianom ( wątroba) lub usuwaniu ( nerki)

5. Transport hormonów i innych biologicznie aktywnych substancji z tkanek, w których powstają do tkanek na które działają lub do narządów w których ulegają degradacji lub eliminacji

Ilość tlenu „oferowanego” tkankom można wyliczyć wzorem:

VO₂=CO x (A-V)DO₂

CO - rzut minutowy serca (SV x HR)
SV – EDV-ESV
(A-V) - różnica tętniczo – żylna (masa pracujących mięśni i ich zdolność do utylizacji dostarczonego tlenu)

Zmiana powyższych wskaźników podczas wysiłku zależy od:

• Pozycji ciała

• Intensywności i rodzaju wysiłku

• Czasu trwania wysiłku

• Indywidualnych ech badanego (wiek, płeć, wydolność fizyczna, wytrenowanie, aktywność ruchowa, sposób odżywiania)

Parametry warunkujące:

• Zmiana każdego we wskaźników funkcji krążenia może wpłynąć na sprawność zaopatrzenia tlenowego

• Trzeba pamiętać jednak, że pogorszenie jednego ze wskaźników może być wyrównane przez zwiększoną adaptację innego, taż że zaopatrzenie tkanek w tlen nie zmienia się

Mechanizmy wzrostu rzutu minutowego w czasie wysiłku

CO (4 – 6 x)

(20 – 50%) SV x HR ( 2- 4x)

Wzr. LVEDV – sp. LVESV

Mechanizm Franka – Starlinga

• Wzr. Kurczliwości

• Wzr. Średnicy naczyń

• Wzr. Powrót żylny

Zmiany pojemności minutowej serca ( CO) i przepływu narządowego

• Spoczynek – 5l (100%)

  • trzewia – 24%, serce – 5%, nerki – 20%, kości 3-5%, mózg – 15%, skóra – 4-5%, mięśnie – 15%

• Wysiłek – zmniejszenie dystrybucji do trzewii, zwiększenie do mięśni ( głownie)

Czynniki wpływające na (A-V) _{O2 diff}

• Układ oddechowy

  • Wentylacja

  • Stosunek wentylacji do perfuzji

• Zdolność przenoszenie tlenu przez krew

  • Stężenie hemoglobiny

  • Powinowactwo tlenu do hemoglobiny

• Przepływ mięśniowy

  • Gęstość kapilar i stopień ich otwarcia

  • Dyfuzja tlenu do mitochondriów

• Metabolizm mięśniowy

  • Masa mięśni i typ włókien ( I, IIa, IIb)

  • Gęstość mitochondriów

  • Aktywność enzymów oksydacyjnych

Zmiany czynnościowe w czasie wysiłku – układ krążenia

• Wzrost transportu O2 z płuc do tkanek ( głownie mięśni) oraz CO2 w przeciwnym kierunku

• Wzrost odprowadzenia ciepła z mięśni do skóry

• Wzrost transportu substratów energetycznych

• Wzrost transportu metabolitów z mięśni

• Wzrost transportu hormonów i substancji czynnych

Układ oddechowy:

• Zwiększona wentylacja pęcherzyków płucnych

• Odpowiednie zmieniony stosunek wentylacji do perfuzji

• Zwiększony przepływ przez płuca krwi o prawidłowej pojemności tlenowej

Zmiany treningowe w układzie oddechowym

• Wzrost VC, MVV, FEV₁

• Spadek czynności oddechów, wzrost głębokości

• Wzrost pojemności dyfuzyjnej

• Wzrost pracy oddechowej – wzrost siły mięśni oddechowych

Zmiany adaptacyjne – objętość krwi

• Objętość krwi zmniejsza się do 10-15%

  • Zmniejszenie objętości krwi jest tym większe im większa intensywność wysiłku. Związane jest to ze wzrostem ciśnienia hydrostatycznego krwi, a co za tym idzie, zwiększeniem filtracji włośniczkowej

  • Zmniejszenie objętości osocza w wysiłku wynosi netto” ok 600 ml

• Wzrost gęstości krwi ( wysiłki krótkotrwałe)

  • Dalszą konsekwencją zmniejszania się objętości osocza jest zwiększenie liczny erytrocytów w jednostce objętości, szczególnie podczas wysiłków o dużej intensywności

• Rozcieńczenie krwi ( wysiłki długotrwałe)

  • Z drugiej strony w długotrwałych wysiłkach fizycznych obniżenie ciśnienia hydrostatycznego krwi, zwiększenie przepuszczalności naczyń włosowatych i zwiększenie osmolarności osocza poprzez dopływ białek z naczyń limfatycznych sprzyja reabsorbcji płynu śródmiąższowego prowadząc do hemodylucji (rozcieńczenia krwi) na skutek przemieszczenia płynu do łożyska naczyniowego

Zmiany adaptacyjne – objętość i skład krwi

• Znane jest zjawisko niedokrwistości o sportowców

• Przyczyny to:

  • Mechaniczne uszkodzenia krwinek

  • Utrata żelaza – wraz z potem

  • Zaburzenia erytropoezy pochodzenia nerkowego

Osmolarność

• Zwiększa się na skutek wzrostu stężenia mleczanów, pirogronianów, jonów sodowych, potasowych, wapniowych, chloru oraz białek

• Przy długotrwałych wysiłkach odwodnienie związane z termoregulacją pogłębia jej zmiany w kierunku wzrostowym

Glukoza

• Zmiany zależą od intensywności i czasu trwania wysiłku

  • W wysiłkach umiarkowanych pozostaje na trwałym poziomie

  • W długotrwałych wysiłkach submaksymalnych zmniejsza się

    • Przyczyny

      • Wychwyt przez pracujące mięsnie przy niedostatecznej podaży z wątroby ( zmniejszenie uwalniania z wątroby + zwiększenie wychwytu przez tkanki)

Białka

• Wzrost stężenia o 10% i więcej na skutek zwiększenia ich syntezy w wątrobie

Wolne kwasy tłuszczowe

• W początkowym okresie wysiłku stężenie zmniejsza się na skutek zwiększonego wychwytu przez pracujące mięsnie, by później zwieszać się na skutek zwiększenia lipolizy

Mocznik, kreatynina

• Zmiany występują tylko podczas ciężkiej, długotrwałej pracy mięśniowej jao wyraz katabolizmu białek

Równowaga kwasowo-zasadowa

• Wysiłkom fizycznym towarzyszy kwasica metaboliczna, głównym jej źródłem jest zwiększone uwalnianie kwasu mlekowego, ketokwasów i WKT

Zmiany czynnościowe w czasie wysiłku – nerki

• Zmniejszenie diurezy

  • Zmniejszenie filtracji kłębuszkowej

  • Zwiększenie kanalikowego wchłaniania zwrotnego wody

• Wydalanie elektrolitów

  • Na⁺ \/

  • K⁺ /\

  • Białkomocz wysiłkowy

Zmiany treningowe w układzie wydalniczym

• Spadek diurezy – zmniejsza się przepływ krwi proporcjonalnie do wielkości obciążenia

• Filtracja kłębuszkowa – dzięki mechanizmom autoregulacyjnym

• …

Zmiany czynnościowe w czasie wysiłku – układ pokarmowy

• Motoryka żołądka – w intensywnych wysiłkach treningowych jest hamowana, w lekkich treningach – hamowane skurcze głodowe, a pobudzenie opróżniania żołądka

• Czynność wydzielnicza- w wysiłkach ciężkich – hamowanie wydziałania doku żołądkowego i HCl

• Wchłanianie jelitowe – brak wpływu

• Czynność wątroby - zmniejszenie przepływu krwi, wzrost aktywności ALAT we krwi

Wpływ wysiłku na mięsnie szkieletowe

Zmiany czynnościowe związane z wysiłkiem, zalezą w dużym stopniu od:

• Rodzaju skurczów mięśni

• Wielkości zaangażowanych grup mięśniowych

• Czasu trwania wysiłku

• Intensywności wykonywanej pracy

Klasyfikacja wysiłków fizycznych

• Wysiłki dynamiczne = wytrzymałościowe: przeważnie udział skurczów izotonicznych i krótkotrwałych skurczów izometrycznych – chód, bieg, jazda na rowerze

• Wysiłki statyczne = siłowe: dominujące dłużej trwające skurcze izometryczne

Komórki satelitarne

Część mioblastów tworzy tzw komórki satelitarne ( macierzyste) mięśni szkieletowych

Komórki satelitarne:

• Progenitorowe, jednojądrzaste komórki, z których powstają wielojądrzaste miocyty

• Pozostają w mięśniach szkieletowych do późnego wieku i zachowują zdolność do proliferacji oraz różnicowania się w dojrzałe miocyty

• W warunkach prawidłowych, w mięśniach osób dorosłych, znajdują się w stanie spoczynku

• Fizyczny trening siłowy aktywuje oba procesy – proliferacji i różnicowania się - komórki satelitarne dzielą się i wytwarzają nowe dojrzałe miocyty powodując przyrost masy mięśniowej

• W mięśniach uszkodzonych lub intensywnie trenowanych, uaktywnione komórki satelitarne dzielą się i cośtam:P

Adaptacja mięśni szkieletowych do wysiłku

W treningu siłowym

• Przerost mięśnia jest wynikiem przerostu poszczególnych jego włókien, we włóknach szybkich proces ten zaznacza się silniej, niż w wolnych

• efektem przerostu jest zwiększanie siły skurczu

• Przyrost siły kurczu włókna mięśniowego po treningu siłowym jest proporcjonalny do zwiększonego przekroju poprzecznego włókna

Trening wytrzymałościowy

• W jego efekcie dochodzi do zmiany w strukturze białka sarkomeru

• Wzrasta maksymalna prędkość skracania się włókien wolnych

Zmiany czynnościowe – układ hormonalny

• Układ adrenergiczny – wzrost

  • Znaczenie

    • Kontrola funkcji układu sercowo – naczyniowego

    • Mobilizacja substratów energetycznych ze źródeł pozamięsniowych

    • Bezpośredni wpływ na przemianę glikogenu i trójglicerydów w mięśniach

• Insulina spadek

  • Ułatwia mobilizację substratów energetycznych

• Glukagon wzrost

  • Pobudzenie glikolizy, glukoneonenezy, ketogenezy

• Aktywacja układu podwzgórzowo – przysadkowego

• Hormony tarczycy, kory nadnerczy – różny wpływ, zależy od intensywności wysiłku

• Hormony płciowe – jw.

• Układ renina-angiotensyna- aldosteron wzrost

• Wazopresyna wzrost

• Przedsionkowy hormon natriuretyczny wzrost

Testosteron – wzrasta przy dużej intensywności i zmniejsza się przy długotrwałych wysiłkach