Fizjologia 23.02.12 Wydolność fizyczna

Jednostką motoryczną nazywamy motoneuron i wszystkie komórki mięśniowe przez niego unerwiane.

Wszystkie komórki mięśniowe wchodzące w skład tej samej jednostki motorycznej są tego samego typu metabolicznego.

Podział jednostek motorycznych:

I Małe motoneurony Wysoka pobudliwość motoneuronów Szybkie przewodzenie we włóknach nerwowych Mała liczba komórek mięśniowych Głownie komórki mięśniowe czerwone	II Duże motoneurony Niska pobudliwość motoneuronów Bardzo szybkie przewodzenie we włóknach nerwowych Duża liczba komórek mięśniowych Głownie komórki mięśniowe białe

Czerwone=wolne (wysoka zawartość mioglobiny)

Białe=szybkie (niska zawartość mioglobiny)

Typy włókien mięśnowych szkieletowych:

• Typ I ( slow)

  • Zwane czerwonymi

  • Większa gęstość mitochondriów

  • Skurcz narasta wolno- (czas skracania -> 100-200 ms)

  • Oporne na zmęczenie

  • Większa ilość enzymów oksydacyjnych – metabolizm przede wszystkim tlenowy

  • Większa gęstość naczyń włosowatych – włókna czerwone

  • Przystosowanie do przedłużonej aktywności o niskiej intensywności

  • Pobudzenie ze strony zakończeń motorycznych raczej toniczne niż fazowe

• Typ II (fast/super fast)

  • Zredukowana ilość naczyń włosowatych

  • Zwane białymi

  • Skurcz narasta dynamicznie ) czas skracania ~40 ms)

  • Szybko męczą się

  • Przygotowanie do krótkotrwałej intensywnej aktywności

  • Liczne wewnątrzkomórkowe ziarna glikogenu

  • Wysoka zawartość enzymów metabolicznych przemian glikogenu i glukozy

  • Metabolizm w większości beztlenowy – anaerobowy – gorzej dostosowane do pracy aerobowej

  • Bardzo dobrze rozwinięty system T, co ułatwia szybkie skracanie się

Wydolność fizyczna

• Definicja:

  • Miarą wydolności fizycznej jest maksymalna zdolność organizmu do pokrywania zwiększonego zapotrzebowania energetycznego

  • Pojęcie to obejmuje także zdolność do likwidowania skutków zmienionej podczas wysiłku homeostazy wewnątrzustrojowej oraz skutków ewentualnego zmęczenia

• Czynniki determinujące:

  • Właściwości budowy ciała:

    • Wysokość ciężar

    • Rozwój masy mięśniowej

    • Wiek

    • Płeć

  • Budowa somatyczna:

    • Osobnik krępy, muskularny, niewysoki -> ciężarowiec

    • Smukły, muskularny o masywnym kośćcu -> konkurencje sprinterskie

  • Siła skurczów i szybkość skracania mięśni:

    • Kontrola nerwowa:

      • Wzrost ilości rekrutowanych jednocześnie jednostek ruchowych danego mięśnia

        • U ludzi niewytrenowanych nie przekracza 75% jednostek jednak po 2-3 krotnym powtórzeniu ruchu wzrasta

        • Po 2 tyg. treningu siłowego występuje szybki wzrost siły maksymalnej

        • Dalszy trening powoduje wzrost liczby włókienek kurczliwych

      • Wzrost częstości pobudzeni komórek mięśniowych

    • Zależność między siłą i szybkością skracania

      • Odwrotnie proporcjonalna do zadanego obciążenia

  • Liczba komórek mięśniowych

  • Właściwości morfologiczne mięśni

    • Przekrój mięśnia ( E (sigma) przekrojów włókienek kurczliwych)

      • Ilość

      • Grubość

    • Grubość, ilość włókien mięśniowych wykazują indywidualne różnice

  • Skład włókien mięśniowych

    • Na proces wykorzystania tlenu w pracujących mięśniach wpływa również ich skład

      • Włókna mięśniowe wolne, zawierające więcej mitochondriów, warunkują większy udział procesów tlenowych prowadzących do wytworzenia energii niezbędnej do pracy mięśni

      • Odwrotna sytuacja ma miejsce we włokach szybkich – większy udział procesów glikolizy beztlenowej

  • Czynniki wewnątrzkomórkowe

    • Ilość mioglobiny -> magazynu tlenu wewnątrz komórki mięśniowej

    • Ilość i aktywność enzymów zaangażowanych w biochemiczne procesy produkcji energii

    • Zasoby glikogenu w mięśniach

      • W wysiłkach, zwłaszcza długotrwałych, wydolność fizyczna zależy od zasobów glikogenu w mięśniach

      • Każdy wysiłek fizyczny powoduje zużycie glikogenu mięśniowego, którego rezerwy odbudowują się bezpośrednio po zakończeniu wysiłku -> rezerwa energetyczna mięśnia

  • Zdolność do wyrównywania zmian w homeostazie wewnętrznej i likwidowania skutków wysiłku, np. zmęczenia poprzez:

    • Skrawność mechanizmów buforujących organizmu, które prowadzą do wyrównania pH

    • Szybkość metabolizowania mleczanów

    • Sprawność mechanizmów odpowiedzialnych za termoregulację i usuwanie nadmiaru ciepła powstającego podczas pracy fizycznej

  • Termoregulacja

    • 80% energii uwalnianej w procesach metabolicznych ulega przemianie w ciepło

    • Odwodnienie potęguje przegrzanie

    • Ośrodek pragnienia podczas hipertermii działa bardzo nieprecyzyjnie

  • Aktywność układu nerwowego

    • Sprawność koordynacyjna nerwowo-mięśniowa wyrażona siłą, szybkością i precyzją ruchów

    • Przekaźnictwo pobudzenia z ośrodków ruchowych do ośrodków kontrolujących czynność serca

  • Czynniki psychiczne

    • Predyspozycje osobowościowe

    • Motywacja

  • Zmęczenie

    • Obniżenie zdolności do wysiłku spowodowane przez wysiłek

      • Obwodowe

      • Ośrodkowe

    • Zaburzenia koncentracji

    • Osłabienie motywacji

    • Odczuwanie bólu mięśni

  • Przetrenowanie

    • Spadek wydolności fizycznej pomimo intensywnego wysiłku

    • Wzrost rozpadu białek komórkowych

    • Pogorszenie koordynacji ruchowej

    • Przewaga katabolizmu nad anabolizmem

    • Bóle i przykurcze mięśniowe

    • Spadek masy ciała

    • Osłabienie systemu immunologicznego

Powikłania zaburzenia termoregulacji podczas wysiłku fizycznego:

• Przegrzanie

  • Upośledza układ krążenia ( nadmierne rozszerzenie naczyń skórnych)

  • Wzrost wytwarzania kwasu mlekowego

  • Zaburzenia elektrolitowe -> mimowolne, bolesne skurcze

  • Omdlenie

• Wychłodzenie

  • Upośledzenie czynności mięśni

  • Drżenie mięśniowe

  • Skurcz naczyń w skórze

  • Wzrost RR, spadek HR

  • Spadek VO₂max(pułap tlenowy)

  • Napad astmy

Gospodarka wodno-elektrolitowa:

• Właściwe nawodnienie organizmu zarówno przed wysiłkiem fizycznym, jak i w czasie jego trwania

• Zaburzenia elektrolitowe towarzyszące odwodnieniu mogą być przyczyną nieprawidłowości w funkcjonowaniu motoneuronów i złącza nerwowo-mięśniowego i na tej dodrze doprowadzać do zmniejszenia siły skurczu

Nawadnianie przed wysiłkiem:

• 2-3 szklanki płynu na 3-4 h przed wysiłkiem

• 1-2 szklanek na 15-30 min przed wysiłkiem

• ½ - 1 szklanki co 15-20 min

• 2 szklanki na każde 0,5 kg utraty masy

Skład włókien mięśniowych

• Większość mięśnie człowieka w tym oddechowe i przykręgowe zawiera po 50% I i II

• M. płaszczkowaty 70-90% typ I

• m. trójgłowy ramienia II>I

Trening zwiększa tylko o 1-5% zawartość włókien typu I

Intensywne ćwiczenia fizyczne mogą doprowadzić do zwieszenia zapotrzebowania tlenowego tkanek pracujących, czyli do podwyższenia progu beztlenowego oraz pułapu tlenowego, a więc do zwiększenia mocy rozwijanej przez mechanizm tlenowy.

Na potencjał energetyczny aerobowy składają się:

• Wentylacja i pojemność dyfuzyjna płuc

• Pojemność tlenowa krwi

• Ilość krwi krążącej

• Pojemność minutowa serca

• Dyfuzja tlenu na poziomie tkanek

• Utylizacja tlenu przez tkanki (sprawność układów enzymatycznych)

• Sprawność współdziałających mechanizmów neurohormonalnych

Czynniki warunkujące transport tlenu i metabolizm tkankowy:

Tlenowa wydajność fizyczna zależy do mechanizmów warunkujących dowóz tlenu do tkanek oraz do efektywności wykorzystania go w pracujących mięśniach.

Układ oddechowy:

Czynność układu oddechowego w zdrowego właściwie nie ogranicza wydolności

Wentylacja

• W warunkach wysiłkowych wentylacja płuc ma duże rezerwy i może wzrosnąć znacznie powyżej wartości niezbędnej do pokrycia pułapu tlenowego

• Wysiłkowa wentylacja maksymalna osiąga wartość 80-100 L/min

Pojemność dyfuzyjna płuc

• Pojemność dyfuzyjna płuc także nie ogranicza wydolności fizycznej

• Ilość tlenu przenikająca przez błonę pęcherzykowo-włośniczkową e jednostce czadu przekracza możliwości krwi w kapilarach pobocznych

Ograniczenie wydolności fizycznej zależne od układu oddechowego może zachodzić w przypadkach patologicznych, np.:

• Choroby płuc i klatki piersiowej

• Zależne od wieku zmniejszenie pojemności życiowej płuc

• Duży spadek prężności O2 w powietrzu wdychanym

• Kradzież tlenu przez mięsnie oddechowe

• Zmęczenie mięśni oddechowych

Układ krążenia

Podstawowe znacznie dla wydolności fizycznej ma sprawne funkcjonowanie układu krążenia, a zwłaszcza pojemność minutowa serca (Q)

Serce

• Podstawowym czynnikiem kształtującym pojemność minutową jest objętość wyrzutowa i pośrednio wszystkie czynniki, które je warunkują

• Max Q – niewytrenowani: 20-25L, wytrenowani >35L

• Wzrost pobierania O2 o 1l: wzrost Q o 5L

Wielkość przepływu krwi przez tkanki:

W czasie wysiłku fizycznego zwiesza się znacznie przepływ krwi przez tkanki

Zależy do rozszerzenia naczyń w pracujących mięśniach, a także od otwarcia naczyń dotychczas nieperfundowanych.

Rozszerzenie naczyń oporowych mięśnia w wysiłku dynamicznym

Kapilaryzacja mięśni

Istotna dla wielkości przepływu krwi przez pracujące mięsnie jest także wielkość kapilar w tkance mięśniowej:

• Większa ilość kapilar wpływa na zmniejszenie odległości dyfuzji tlenu pomiędzy naczyniem a włóknem mięśniowym i na tej drodze ułatwia dostarczanie O2 do tkanek

• Ilość kapilar w tkance mięśniowej może zmieniać się pod wpływem treningu

Pojemność tlenowa krwi:

Ważnym czynnikiem warunkującym transport tlenu do tkanek jest pojemność tlenowa krwi, czyli ilość tlenu przenoszoną przez krew:

Zależy od:

• Ilości erytrocytów

• Lepkości krwi

• Jakości erytrocytów

• Stężenia i jakości hemoglobiny

Czynnik genetyczny:

Czynnik ten jest najważniejszym wskaźnikiem determinującym wydolność fizyczną dziedziczymy 85% maksymalnej wydolności fizycznej.

Podstawa to konstytucja genetyczna.