Fizjologia Człowieka
(zjazd #7, 09.01.10, wykład #1, dr Zbigniew Czapla)

Literatura:
1. Traczyk W.Z. i A. Trzebski, 1989, Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej. Tom 1 i 2, Warszawa, PZWL
2. Traczyk W. Z., 1992, Fizjologia człowieka w zarysie. Warszawa, PZWL
3. Traczyk W. Z. i A. Trzebski, 2004, Fizjologia człowieka z elementami fizjologi stosowanej i klinicznej. Warszawa, PZWL
4. Kozłowski S., K. Nazar, 1999, Wprowadzenie do fizjologii klinicznej, Warszawa, PZWL
5. Górski J., 2001, Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. Warszawa, PZWL
6. Jaskólski A., 2002, Podstawy fizjologii wysiłku fizycznego z zarysem fizjologii człowieka, Wydawnictwo AWF, Wrocław
7. Kozłowski S., 1986, Granice przystosowania. Warszawa, Wiedza Powszechna
8. Solomon E. P., Berg L. R, Martin D. W., Villee C. A./ Biologia, 1996, MULTICO, Warszawa
9. K. Birch, D. MacLaren, K. George, 2008 Fizjologia sportu. Krótkie wykłady, Wydawnictwo Naukowe PWN
10. McLaughlin D., Stamford J., White D. 2008 Fizjologia człowieka. Krótkie wykłady, Wydawnictwo Naukowe PWN


Fizjologia (gr. physis = natura) – nauka o czynnościach organizmów żywych. Zakres fizjologii obejmuje badania czynności organizmów jako całości a także poszczególnych narządów, tkanek i komórek.

Fizjologia komórki (cytofizjologia) – bada czynności, funkcje życiowe komórki jako podstawowej jednostki budującej organizm człowieka jak i również jako podstawowej jednostki funkcjonującej w fizjologii człowieka. Fizjologia komórki wydzieliła się na część badającą wszelkie procesy chemiczne zachodzące w komórce jak i te zachodzące na poziomie molekularnym. Bada się również wszelkie interakcje między badanymi procesami.

Fizjologie specjalistyczne – zajmujące się badaniem fizjologii poszczególnych organów. Dla przykładu fizjologia nerki czy fizjologia serca.

Fizjologia układów – zajmuje się wszystkimi aspektami fizjologii układów biologicznych znajdujących się w organizmie człowieka, może to być fizjologia układu oddechowego, fizjologia układu sercowo naczyniowego.

Fizjologia patologiczna – bada wpływ chorób na funkcje organów i układów w organizmie. Tutaj niezwykle ważne jest, aby zrozumieć na czym polega stan normalny i patologiczny fizjologii badanej struktury w organizmie.

Patofizjologia, fizjopatologia, fizjologia patologiczna, nauka o zaburzeniach czynności organizmu w przebiegu chorób. Jest to drugi obok anatomii patologicznej (patamorfologii) dział patologi. Podział patologii na patologię i anatomie patologiczną jest stosowany między innymi ze względu na odrębne metody badawcze. Główną metodą badawczą w patofizjologii jest doświadczenie (eksperyment) na żywym organizmie. Dlatego też patofizjologię nazywa się często patologią doświadczalną. Eksperyment daje możliwość stworzenia dowolnych warunków w celu zbadania, jakim zaburzeniom ulegną czynności danego organizmu.


Fizjologia pracy – dział fizjologii, nauka badająca czynniki kształtujące zdolność do pracy mięśniowej w różnych warunkach otoczenia, wpływ wysiłku fizycznego na funkcje różnych narządów oraz mechanizmy przystosowania tych funkcji do pracy mięśniowej. Badania wchodzące w zakres fizjologii pracy, służą rozwiązywaniu praktycznych zagadnień medycyny pracy, ergonomii, profilaktyki i rehabilitacji w chorobach wewnętrznych i chorobach narządu ruchu oraz medycyny sportowej.

UKŁAD NERWOWY [jest najważniejszym układem].

- Ciężar około 1,5 kg
- Dorosły człowiek posiada około 15 – 22 miliardów komórek nerwowych – neuronów w ośrodkowym układzie nerwowym
- Człowiek ma około 100 miliardów (10 11) neuronów, ogromnie zróżnicowanych
- Oprócz neuronów, występują również komórki glejowe (makroglej: astrocyty, oligodendrocyty, mikroglej: fagocyty)
- Ogólnie układ nerwowy dzielimy na dwie części: ośrodkową i obwodową
* Ośrodkowy układ nerwowy to mózgowie i rdzeń kręgowy
* Układ nerwowy obwodowy tworzą leżące poza wymienionymi strukturami skupiska komórek, zwane zwojami nerwowymi, oraz nerwy czaszkowe i rdzeniowe
* Autonomiczny układ nerwowy (współczulny i przywspółczulny)

Neurocyty – neurony – podstawowe komórki budujące układ nerwowy.

Neurony:
- jednobiegunowe
- dwubiegunowe
- pseudojednobiegunowe
- wielobiegunowe

Bodziec – jest to każda zmiana zachodząca w środowisku zewnętrznym lub wewnętrznym ustroju, która wywołuje zmianę właściwości błony komórkowej lub metabolizmu wewnątrzkomórkowego.
Można wyróżnić bodźce podprogowe, progowe, nadprogowe.

Bodziec podprogowy – jest to bodziec zbyt słaby do wywołania pobudzenia komórki.

Bodziec progowy – jest to najsłabszy bodziec zdolny do wywołania w danych warunkach określonej reakcji np. osiągnięcie wartości krytycznej potencjału błonowego wyzwalającego potencjał czynnościowy.

Bodziec nadprogowy – jest to bodziec o sile większej niż bodziec progowy. Komórki nerwowe charakteryzują się pobudliwością i zdolnością do przenoszenia informacji zakodowanej we wzrastającej lub malejącej częstotliwości przewodzonych impulsów nerwowych.

Pobudliwość – jest to zdolność żywych komórek i tkanek do reagowania na bodźce, czyli umiejętność odbioru informacji powstającej pod wpływem bodźca.

Pobudzenie – jest to w układzie nerwowym podstawowy, oprócz hamowania, proces przejawiający się przewodzeniem impulsacji nerwowej przez komórkę nerwową.
Jest to zmiana właściwości błony komórkowej lub metabolizmu komórkowego pod wpływem czynników działających z zewnątrz komórki czyli pod wpływem bodźca.


Impuls nerwowy – jest to stan pobudzenia przewodzony wzdłuż wypustek (włókien) nerwowych. Salwy impulsów są to przesuwające się potencjały czynnościowe wzdłuż wypustek nerwowych.

Neurony aferentne – nazywane też czuciowymi, przewodzą informację bezpośrednio od receptorów, ich ciała komórkowe leżą na obwodzie (głównie w zwojach rdzeniowych i czaszkowych), a aksony zmierzają do ośrodkowego układu nerwowego.

Neurony eferentne – to takie, których ciało wraz z dendrytami leży w rdzeniu kręgowym lub pniu mózgu, a akson biegnie na obwód, prosto do efektora. Jeżeli efektorem są włókna mięśniowe poprzecznie prążkowane, mówimy o neuronach ruchowych (motoneuronach).

Neurony pośredniczące (wstawkowe, interneurony), których ciała wraz z wypustkami w całości znajdują się w ośrodkowym układzie nerwowym. Przekazują one informacje pomiędzy jedną a drugą komórkę nerwową. Tutaj są to np. interneurony kojarzeniowe lub projekcyjne, posiadające długie aksony, łączące odległe piętra układu nerwowego, jak i interneurony z krótkim aksonem, które włączone są w łuki odruchowe lub lokalne sieci nerwowe.

Typy synaps:
- nerwowe
- nerwowo-mięśniowe
- nerwowo-gruczołowe

Synapsa:
- kolka synaptyczna
- szczelina synaptyczna
- błona postsynaptyczna

Sumowanie czasowe bodźców – jest to stopniowe zwiększanie depolaryzacji błony komórkowej neuronu wskutek pobudzenia wywołanego prze kolejne bodźce w serii z pobudzeniem spowodowanym przez poprzednie bodźce i prowadzi do stopniowego zwiększania pobudliwości neuronu.

Sumowanie przestrzenne bodźców – jest to algebraiczne sumowanie się postsynaptycznych potencjałów pobudzających powstałych wskutek pobudzenia różnych synaps, umożliwiających osiągnięcie takiej depolaryzacji błony neuronu, przy której dochodzi do generacji potencjału czynnościowego. Jest to sumowanie algebraiczne w tym sensie, że zmiany potencjału o przeciwnych znakach (depolaryzacja i hiperpolaryzacja) oraz o podobnej amplitudzie znosza się wzajemnie.

Lokalną depolaryzacje nazywa się EPSP - postsynaptyczny potencjał pobudzający, natomiast hiperpolaryzacja nosi miano IPSP, czyli postsynaptyczny potencjał hamujący.

Transmittery pobudzające – czyli wywołujące postsynaptyczny potencjał pobudzający:
Acetylocholina – aminy (dopomina – noradrenalina – adrenalina – serotonina i histamina) oraz aminokwasy (asparginiany i histaminiany).

Transmittery hamujące – czyli wywołujące postsynaptyczny potencjał hamujący:
Kwas gamma-aminomasłowy (GABA) oraz glicyna.

Neurotransmittery niskocząsteczkowe – acetylocholina – obecna np. w neuronach ruchowych oraz w neuronach układu autonomicznego przywspółczulnego i przedzwojowej części układu współczulnego.
Noradrenalina – w neuronach niektórych jąder pnia mózgu oraz pozazwojowej części układu współczulnego.
Kwas glutaminowy – znajduje się w różnych ośrodkach prawie całego układu nerwowego człowieka.
Kwas gamma aminomasłowy – w komórkach Purkiniego kory móżdżku, neuronach opuszki węchowej i siatkówki oraz w interneuronach hamujących rdzenia kręgowego.
Glicyna – charakterystyczna dla intereneuronów hamujących w rdzeniu kręgowym.
Dopomina – w neuronach istoty czarnej śródmózgowia, brak objawia się chorobą Parkinsona, nadmiar to między innymi schizofrenia.
Serotonina – neurony pnia mózgu, zaburzenia nastroju, depresja

Ośrodkowy układ nerwowy:
Mózgowie i rdzeń kręgowy.

Podstawowe elementy mózgowia:
rdzeń przedłużony, most, móżdżek, śródmózgowie, międzymózgowie, kresomózgowie.

Istota szara podzielona jest na rogi przednie, rogi tylne i znajdującą się pomiędzy nimi istotę szarą pośrednią.

Istota biała rdzenia tworzy parzyste sznury:
przednie, boczne i tylne.
Pień mózgu tworzą trzy połączone ze sobą struktury położone nad rdzeniem kręgowym: rdzeń przedłużony, most i śródmózgowie.

Móżdżek składa się z robaka, który stanowi wąską część środkową oraz dwóch półkul.

Międzymózgowie tworzą dwie główne struktury: wzgórze i podwzgórze.

Kresomózgowie składa się z prawej i lewej półkuli oddzielonej od siebie podłużną szczeliną, półkule tworzą największą część ludzkiego mózgowia. Anatomicznie podzielono korę każdej półkuli na 4 główne płaty: czołowy, ciemieniowy, skroniowy i potyliczny. W korze mózgowej znajdują się przede wszystkim obszary zwane pierwotnymi polami czuciowymi – odbiór i wstępne przetwarzanie informacji – (czucia somatycznego w płacie ciemieniowym, wzroku w potylicznym, słuchu w skroniowym). Pole, które stanowi ostatni – etap programowania ruchów i wysyła informacje bezpośrednio do motoneuronów rdzenia kręgowego – nazywa się pierwotnym polem ruchowym (w płacie czołowym).

Pozostałe regiony tworzą wtórne pola czuciowe i ruchowe:
Korę kojarzeniową (asocjacyjną) w której wyodrębnia się trzy główne obszary: pole kojarzeniowe czołowe (albo kora przedczołowa zaangażowana w planowanie ruchów i tworzenie mowy), pole kojarzeniowe ciemieniowo-skroniowo-potyliczne (odpowiedzialne za integrację różnych informacji czuciowych i rozumienie mowy) oraz pole kojarzeniowo-skroniowe (połączone z układem limbicznym i związane z procesami emocjonalnymi oraz pamięcią).

Tam, gdzie występuje konflikt między wymogami życia i środowiska, a możliwościami sprostania im przez organizm, bądź możliwości organizmu muszą zostać zwiększone, bądź musi ulec zmianie środowisko. Jest to absolutny warunek zachowania zdrowia i zdolności do różnych form działalności zawodowej, społecznej i innych.
Jest to warunek przetrwania.

Homeostaza (homeo – niezmierny, staza – stałość), w klasycznym ujęciu stałość środowiska wewnętrznego organizmu, na które składają się: płyn śródmiąższowy, płyn mózgowo-rdzeniowy, krew i chłonka, obecnie także utrzymywanie optymalnego, dostosowanego do aktualnych potrzeb organizmu fizykochemicznego charakteru środowiska wewnętrznego. Mechanizmy homeostatyczne obejmują między innymi procesy regulacji temperatury ciała, ciśnienia krwi, osmolalności płynów ustrojowych oraz ich objętości, stężenia różnych składników chemicznych pH.

Wyróżnia się kilka typów homeostazy systemów żywych:
Homeostaza fizjologiczna – regulacja fizjologiczna poszczególnych organizmów.
Homeostaza komórkowa – określa możliwość komórek do zachowania normalnej struktury wobec oddziaływań czynników zewnętrznych.
Homeoreza – regulacja procesów ontogenezy polega na utrzymywaniu stanu równowagi dynamicznej i w ramach normy reakcji osobnika między czynnikami wewnętrznymi organizmu a ciągle zmieniającymi się czynnikami środowiska zewnętrznego.
Homeostaza genetyczna – tendencja mendelistycznej populacji do zachowania swej struktury genetycznej, osiągniętej w procesie ewolucji.
Homeostaza ewolucyjna – określa sposobność do przeżycia populacji przy zmianie jej struktury genetycznej.

W mechanizmie regulującym wyróżniamy trzy części:
Receptor – czuły, wrażliwy na zmiany warunków środowiska lub określony bodziec.
Centrum kontroli lub centrum integrujące – które otrzymuje i przetwarza, przerabia informacje dostarczone przez receptor.
Efektor – komórka lub organ, który odpowiada specyficzną komendą z centrum kontroli, odpowiadając przeciwnie do powstałego bodźca lub pozytywnie, uwydatniając efekt działania bodźca.

Fizjologia Człowieka
(zjazd #7, 10.01.10, wykład #2, dr Zbigniew Czapla)

Stres – zmiany zachodzące w środowisku zewnętrznym ustroju, które wywołały zmiany w środowisku wewnętrznym i przeciwstawiające się temu reakcje.

Stres powstaje pod wpływem stresora. Czynnikami stresującymi mogą być:
1. Czynniki fizyczne, takie, jak choroba lub uszkodzenie ciała;
2. Czynniki emocjonalne, jak depresja lub strach, niepokój;
3. Czynniki środowiskowe, ekstremalna temperatury, np. gorąco, czy chłód;
4. Czynniki metaboliczne, odwodnienie, czy głód organizmu.

Definicję stresu opracował Seyle.

W przebiegu reakcji stresowej Seyle wyróżnia trzy stadia:
- reakcja alarmowa – aktywacja ogólnych mechanizmów obronnych ustroju, z pobudzeniem układu adrenergicznego, czynności kory nadnerczy. Ten obraz, to typowa reakcja alarmowa (zespół ataku – ucieczki – fight-or-figh), ułatwiająca walkę z wpływem stresora.
- stadium odporności (przystosowania) – zwiększenie odporności organizmu na działanie stresora, będącego wynikiem działania steroidów nadnerczowych.
- stadium wyczerpania – zmniejszanie się odporności, załamanie mechanizmów obronnych i ewentualnie nawet zejście śmiertelne, wyczerpanie się możliwości przystosowawczych organizmu w tej fazie, tłumaczy Seyle wyczerpaniem się „energii przystosowania” (adaptation energy).

Stan zagrożenia.

Mózg --- Aktywacja układu Mobilizacja rezerw glukozy
współczulnego Zmiany w układzie krążenia
--- Przyśpieszony rytm serca i oddychania
Adrenalina Wzrost zużycia energii
Rdzeń nadnerczy --- Noradrenalina

STRESOR (zimno) → KORA NADNERCZY (zwiększa się wydzielanie hormonów steroidowych glikokortykosteoidy) → STEROIDY (pobudza glukoneogenezę oraz procesy lipolityczne) → ODPOWIEDŹ NA STRESOR (ciepło)

„...Stres jest to nadmierna reakcja organizmu na jakiekolwiek obciążenie, obejmująca zmiany neurohormonalne”.

Obciążenie fizjologiczne organizmu (strain) jest wynikiem nie tylko zakłóceń homeostazy, lecz także reakcji układów regulacyjnych, których aktywacja skierowana jest na wyrównanie tego zakłócenia.

Adaptacja (przystosowanie) a środowisko.
W biologii teoretycznej adaptacja oznacza te przemiany, które zachodzą we właściwościach dziedzicznych populacji w trakcie przystosowania się do warunków konkretnego środowiska. Jest to adaptacja genetyczna, polegająca na stopniowym przeobrażaniu struktury genetycznej populacji, zachodzącym głównie pod wpływem działania doboru naturalnego. Zjawiska adaptacji genetycznej są uchwytne w obserwacjach przemian międzypokoleniowych, a więc, gdy możemy brać pod uwagę minimum dwa pokolenia. Zmiany te nie dotyczą osobników – jednostek, lecz populacji. Środowisko działa na wszystkie geny populacji (tzw. pulę genową).
Adaptabilność (przystosowalność) a środowisko.
Przez adaptabilność rozumiemy właściwości biologiczne nabywane w trakcie rozwoju osobniczego, pod bezpośrednim wpływem czynników środowiska (właściwości fenolypowe), które nie są utrwalone i przekazywane dziedzicznie. Genotyp zapewnia jednostce plastyczności, w stosunku do czynników środowiskowych. Środowisko działa tutaj bezpośrednio na geny danego osobnika (tzw. genotyp).

Adiustacja (dostosowalność) a środowisko.
Rodzaj zmian przystosowawczych, zachodzących u osobników i nie utrwalających się w materiale dziedzicznym. Adiustacja określa przemiany, jakie zachodzą u osobników w odcinkach krótszych, niż życie jednostkach czasu i mają charakter odwracalny. Przemiany te nie mają wpływu na dalszy przebieg ontogenezy, wpływają one raczej na kondycję osobnika. Decydują one o poziomie np. wytrenowania, czy stopnia aklimatyzacji np. praca fizyczna, trening sportowy, powoduje wzrost masy ciała.

W fizjologii pod pojęciem adaptacji rozumie się reakcje przystosowawcze adiustacje organizmu, czy jego układów, narządów, tkanek, jako odpowiedzialne na zmiany zachodzące w środowisku i wewnątrz organizmu. Zadaniem adaptacji fizjologicznej (adiustacji) jest przeciwdziałanie i lepsze znoszenie efektów zakłócających homeostazę.

Czerpanie z hydrolizy ATP energii niezbędnej dla czynności ruchowych komórki mięśniowej, nosi nazwę sprzężenia mechaniczno-chemicznego.

Sprzężenie elektro-mechaniczne – depolaryzacja błony komórki mięśniowej i otwarcie się kanału wolnego oraz wsuwanie się nitek cienkich aktynowych między miozynowe.

Receptorami dla acetylochiny jest receptor nikotynowy i muskatynowy.

Mięśnie małe, które reagują precyzyjnie i szybko, mają kilka włókien mięśniowych w...
Duże mięśnie zawierają kilkaset włókien mięśniowych.

Włókna szybkokurczące – duża prędkość skracania
Włókna wolnokurczące – oksydacyjne – wolno się skracają.

FT: FTA (o małym potencjale oksydacyjnym) oraz FTB (glikodatyczne, o dużym potencjale oksydacyjnym).
FT zawiera więcej włókien mięśniowych, niż ST. FT rozwinie większą siłę, niż ST.

Rodzaje skurczów mięśni szkieletowych:
- Pojedyncze pobudzanie błony komórki mięśniowej, przejawiające się potencjałem czynnościowym, trwającym kilka milisekund (5 ms), wyzwala skurcz pojedynczy.
- Jeżeli pobudzenia mięśnia, to seria bodźców, w której przerwa między bodźcami jest krótsza, niż cały czas skurczu, to mięsień wykona skurcz tężcowy.
- Jeżeli następne (kolejne) pobudzenie następuje w momencie, gdy mięsień zaczął się już rozkurczać, to mięsień wykona skurcz tężcowy niepełny.
- Skurcz tężcowy zupełny, występuje wtedy, kiedy bodźce pobudzają mięsień w odstępach czasu krótszych, niż trwa pojedynczy.
- W czasie skurczu izotonicznego, komórki mięśniowe skracają się i cały mięsień ulega skróceniu, jego napięcie zaś nie zmienia się. Przyczepy mięśnia w układzie szkieletowym zbliżają się do siebie.
- Skurcz izometryczny charakteryzuje się zwiększeniem napięcia mięśnia bez zmian jego długości. Przyczepy mięśnia w układzie szkieletowym nie zmieniają swojej odległości.
Ruchy kończyn i całego ciała, są spowodowane przede wszystkim skurczami tężcowymi.

Wysiłek fizyczny – mianem wysiłku fizycznego określa się pracę mięśni szkieletowych, wraz z całym zespołem towarzyszącym jej czynnościowych zmian w organizmie.

Charakterystyka procesów zachodzących w pracujących mięśniach i w innych narządach w czasie wysiłku zależy od:
- rodzaju skurczów mięśni
- wielkości grup mięśniowych zaangażowanych w wysiłku
- czasu trwania wysiłku
- intensywności pracy

Zdolność wykonywania wysiłków fizycznych zależy przede wszystkim od:
- procesów energetycznych, które są podstawą każdego wysiłku, w tym, wykorzystania metabolizmu tlenowego i beztlenowego, jako źródła energii do pracy oraz od wielkości mięśniowych i pozamięsniowych rezerw substratów energetycznych, a także od regulacji nekrohormonalnej wykorzystania tych substratów.
- koordynacji nerwowo-mięśniowej, szybkości, siły i umiejętności technicznych.
- sprawności termoregulacji.
- czynników psychologicznych i motywacji do pracy.

W zależności od rodzaju skurczów mięśni:

Wysiłki dynamiczne – wykonywane są z przeważającym udziałem skurczów izotonicznych (w takim skurczu włókien mięśniowych zmienia się długość mięśnia, a napięcie mięśnia pozostaje bez zmian) i krótkotrwałych skurczów izotermicznych (np. chód, bieg, jazda na rowerze).

Wysiłki statyczne – wysiłki wykonywane z przewagą aktywności mięśni, gdzie dłużej utrzymywane są podczas wysiłku skurcze izotermiczne (w takich skurczach mięśni, wzrasta napięcie mięśni, natomiast ich długość nie ulega zmianie), np. utrzymywanie ciężaru.

W zależności od wielkości...

W zależności od czasu wykonywania pracy, wysiłki można podzielić na:
- wysiłki krótkotrwałe (do kilkunastu minut)
- wysiłki o średniej długości (od kilkunastu do 30-60 minut)
- wysiłki długotrwałe (wykonywane dłużej, niż 60 minut)

W zależności od procesów energetycznych, wysiłki można podzielić na:
- wysiłki beztlenowe
- wysiłki tlenowe
- wysiłki mieszane, tlenowo-beztlenowe

Wydolność fizyczna – oznacza zdolność do ciężkich lub długotrwałych wysiłków fizycznych, wykonywanych z udziałem dużych grup mięśniowych, bez szybko narastającego zmęczenia i warunkujących jego rozwój zmian w środowisku wewnętrznym organizmu. Pojęcie to obejmuje również tolerancje zmian zmęczeniowych i zdolność do szybkiej ich likwidacji po zakończeniu pracy.

Miarą wydolności fizycznej jest czas wykonywania wysiłków o określonej stałej intensywności, do całkowitego wyczerpania.

Tolerancja wysiłkowa oznacza zdolność do wykonywania określonych wysiłków bez głębszych zakłóceń homeostazy lub zaburzeń czynności narządów wewnętrznych.

Obciążenia względne – oznacza proporcję pomiędzy zapotrzebowaniem na tlen podczas wykonywania pracy, a maksymalnym pochłanianiem tlenu przez organizm (VO2 max).

Wysiłki, podczas których zapotrzebowanie na tlen jest równe indywidualnej wartości (VO2 max), noszą nazwę wysiłków maksymalnych.

Wysiłki, podczas których zapotrzebowanie na tlen przekracza (VO2 max), noszą nazwę wysiłków supramaksymalnych.

Wysiłki o zapotrzebowaniu na tlen, mniejszym niż (VO2 max), to wysiłki submaksymalne.

Klasyfikacja ciężkości pracy na podstawie wielkości obciążenia względnego (%VO2 max):

Praca lekka < 10%
Praca średnio ciężka 10 – 30%
Praca ciężka 30 – 50%
Praca bardzo ciężka > 50%

Skala subiektywnej oceny ciężkości pracy w punktach wg Borga:

PUNKTY	PRACA
6 7 8	Wyjątkowo lekka
9 10	Bardzo lekka
11 12	Dosyć lekka
13 14	Dosyć ciężka
15 16	Ciężka
17 18	Bardzo ciężka
19 20	Niezwykle ciężka

Wysiłki przy użyciu siły nie przekraczające 15% MVC – wysiłki lekkie
15-30% MVC – wysiłki średnio ciężkie
30-50% MVC – wysiłki ciężkie
powyżej 50% MVC – wysiłki bardzo ciężkie

Energia wyzwolona w czasie rozpadu ATP zostaje zużyta na:
1. Transport aktywny jonów i substancji drobnocząsteczkowych przez błonę komórkową, wbrew gradientowi stężenia oraz na transport wewnątrzkomórkowy.
2. Do syntezy składników komórkowych, takich, jak DNA, RNA, białka, lipidy oraz do resyntezy glukozy i polimeryzacji glikogenu komórkowego.
3. Na pracę mechaniczną komórki, polegającą na ruchu cytoplazmy komórkowej lub skracaniu się białek kurczliwych w komórkach mięśniowych.

Kolejność resyntezy ATP (pozyskiwania energii w organizmie) w zależności od czasu trwania wysiłku:
- na drodze beztlenowej z fosfokreatyny
- następnie z glikogenu zmagazynowanego w mięśniach – również na drodze beztlenowej
- w dalszej części, jeśli wysiłek ma trwałość dalej (dłużej niż parę minut), to energia czerpana jest na drodze metabolizmu tlenowego i utlenianie węglowodanów, tłuszczy i w niewielkim stopniu białek.

Ilość i tempo syntezy ATP:

Proces	Max ilość ATP możliwa do uzyskania (mmol)	Max tempo syntezy ATP (mmol-min-1)
Rozkład fosfokreatyny	600	3600
Glikoliza	1200	1600
Fosforylacja	Praktycznie nieskończona	1000

I. Przemiana beztlenowa
C6H12O6 → 2CH3CHCOOH + 57 kcal

II. Przemiana tlenowa
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 677 kcal

1 kcal = 4,1868 KJ
1 KJ = 0,34 kcal (w przybliżeniu)

Znaczenie glikozy jest podwójne:
Po pierwsze, skurcz mięśnia może być utrzymywany nawet wówczas, gdy dostępność tlenu jest ograniczona.
Po drugie, szybkość tworzenia ATP w procesie glikolizy jest około półtora razy szybsza, w porównaniu z szybkością jego resyntezy w reakcjach z wykorzystaniem tlenu.

Fizjologia Człowieka
(zjazd #8, 24.01.10, wykład #3, dr Zbigniew Czapla)

Pozyskiwanie energii na drodze przemian beztlenowych z wytworzeniem kwasu mlekowego:

Glukoza –
|→ glukozo-b-fosforan → pirogronian → kwas mlekowy
Glikogen –

Zakwasy → zakwaszenie mięśni powyżej 6,8 → ból mięśniowy, stany zmęczeniowe

20% kwasu mlekowego jest spalane do CO2 i wody.
80% kwasu mlekowego jest resyntezowane do glikozy.

Jeżeli 0,3 – 0,4% masy mięśnia stanowi kwas mlekowy → mięśnie nie są zdolne do kurczenia.

Substrat	Masa [g]	Energia [kJ]
Węglowodany:	375	7800
- glikogen w wątrobie	110	2300
- glikogen w mięśniach	250	5200
- glikoza w płynach ustrojowych	15	300
Tłuszcze:	10000	420000
- tkanka podskórna	9800	411600
- mięśnie	200	8400

W wysiłkach krótkotrwałych o maksymalnej intensywności (od 10 sekund do około 2 minut) energia jest czerpana prawie wyłącznie na drodze procesów beztlenowych, czyli na drodze rozpadu ATP , fosfokreatyny oraz glikozy beztlenowej.

Wysiłki, w których decydującą rolę w procesie generowania energii niezbędnej do skurczów mięśni, pełnią procesy tlenowe, nazywamy wysiłkami tlenowymi. Są to wysiłki wykonywane przez dłuższy czas z umiarkowaną intensywnością, gdzie po upływie 2-6 minut, funkcję zaopatrzenia tlenowego pokrywa zapotrzebowanie, a procesy tlenowe zaczynają dominować w metabolizmie pracujących mięśni.

Powyżej 30% VO2 max dla osób o małej wydolności oraz dla osób powyżej 60% VO2 max, wysiłki mogą być znaczne.


System fosfagenowy (prawie wyłącznie):
- 100 m sprint, skoki, podnoszenie ciężarów, skoki do wody
- biegi sprinterskie, gra w piłkę nożną, piłka siatkowa

System fosfagenowy i glikogen – kwas mlekowy:
- bieg na 200 m, koszykówka, jazda w hokeju na lodzie
System glikogen – kwas mlekowy (głównie):
- bieg na dystansie 400 m, pływanie na dystansie 100 m, tenis

System glikogen – kwas mlekowy i system tlenowy:
- bieg na dystansie 800m, pływanie – dystans 200 m, jazda na łyżwach – 1500 m, boks, wioślarstwo na dystansie 2000 m, bieg – 1500 m, pływanie – 400 m.

System tlenowy:
- jazda na łyżwach – 10 000 m, narciarstwo biegowe, bieg maratoński

Deficyt tlenowy – występujący podczas pracy niedobór tlenu, będący różnicą między zapotrzebowaniem tlenowym, a jego dostarczeniem. Deficyt ten stanowi zadłużenie tlenowe, które musi ulec spłaceniu częściowo jeszcze podczas pracy (jeśli pozwala na to intensywność wysiłku lub bezpośrednio po jej ukończeniu).

Dług tlenowy – wyrównywany zwykle w nadmiarze w okresie odpoczynku po pracy wysiłkowy niedobór tlenu. Wielkość jego wyznacza ilość tlenu zużytą w fazie wypoczynku w nadmiarze w stosunku do potrzeb spoczywającego organizmu.

Utlenienie.
1 g węglowodanów lub 1 g białek zawartych w pożywieniu, wiąże się z uwolnieniem 4 kcal (16,7 kJ energii cieplnej).
1 g tłuszczów zawartych w pożywieniu, wiąże się z uwolnieniem 9 kcal ciepła (37,7 kJ)

Objętość wydalonego CO2
RQ = -------------------------------

Objętość pobranego O2

Wielkość zależy od rodzaju substratu oddechowego.

RQ = 1 – substratem jest cukier, zachodzi typowe oddychanie tlenowe
RQ < 1 – substratem oddechowym mogą być tłuszcze RQ = 0,7 lub białka
RQ = 0,82 – (są to oczywiście wartości uśrednione), to, więc zużycie tlenu przez produkcję dwutlenku węgla, RQ > 1 dostęp tlenu do oddychającej tkanki jest utrudniony i z tej przyczyny substrat zostaje niezupełnie utleniony, zachodzi częściowo fermentacja, dotyczy to np. kwasów organicznych.

Wydajność energetyczna pracy mięśniowej, tzw. współczynnik pracy użytecznej, określa proporcję, pomiędzy wielkością wykonanej pracy mechanicznej , a ilością wydatkowanej w energii chemicznej. Współczynnik pracy użytecznej wylicza się ze wzoru:

W tot
e = ----------- x 100
E tot – Es

Gdzie:
e – współczynnik pracy użytecznej w %
W tot – całkowita ilość pracy wykonanej w jednostce czasu J/ min
E tot – całkowita ilosć wydatkowanej energii w J/ min
Es – ilość energii wydatkowanej w spoczynku w okresie przed wysiłkowym w J/ min


Wolne kwasy tłuszczowe (WKT) – pochodzą z krwi, do której są uwalniane z trójglicerydów tkanki tłuszczowej, częściowo z własnych tłuszczów mięśniowych z tzw. lipoproteidów osocza krwi.

Metabolizm węglowodanów obejmuje:
1. glikogen mięśniowy
2. glukozę zawartą w osoczu krwi
3. glikogen wątrobowy
4. glukozę syntezowaną na bieżąco w wątrobie z kwasu mlekowego, pirogronowego, aminokwasów (głównie alaniny) i glicerolu.

W organizmie człowieka cały czas odbywają się dwa procesy:
- synteza (anabolizm)
- rozkład (katabolizm)

60% → udział węglowodanów w diecie człowieka
30% → tłuszcze
10% → białka

O zużyciu tlenu przez organizm podczas wysiłków fizycznych decydują trzy czynniki:
1. Wielkość zapotrzebowania mięśni na tlen
2. Ilość tlenu dostarczonego do mięśni
3. Zdolność mięśni do wykorzystania dostarczonego im tlenu odpowiednio do swych potrzeb.

O wykorzystaniu oferowanego mięśniom tlenu decydują sprawność enzymomatycznych systemów wewnątrz mięśniowego transportu i utylizacji tlenu.

Wszystkie funkcje związane z pobieraniem tlenu z powietrza, transportem do mięśni, obejmowane są nazwą funkcji zaopatrzenia tlenowego.

Występujący podczas pracy niedobór tlenu, będący różnicą między zapotrzebowaniem tlenowym, a jego dostarczeniem, określa się właśnie deficytem tlenowym.

Główną funkcją układu oddechowego jest dostarczanie tlenu i wydalanie CO2

Górne drogi oddechowe: krtań, tchawica, oskrzela

Przepona → główny mięsień odpowiedzialny za procesy oddechowe

Mięśnie żebrowe, mięśnie szyi → uczestniczą podczas wdechu.

Pojemność płuc: 4 – 6l (dorosły człowiek)
Powierzchnia płuc: 50 – 100 m
Liczba pęcherzyków płucnych: 300 000 000

Włókna ruchowe nerwu przeponowego → możemy regulować własną wolą.





Regulacja chemiczna
Chemoreceptory tętnicze

Zasadniczym modulatorem aktywności ośrodka wdechu są impulsy aferentne biegnące od chemoreceptorów kłębuszków szyjnych i kłębków aortowych. Bodźcem drażniącym chemoreceptory jest nieznaczne zwiększenie ciśnienia pracjalnego CO2 i koncentracji jonów wodorowych lub znaczne zmniejszenie ciśnienia pracjalnego tlenu we krwi tętniczej. Powoduje to wzrost wentylacji .
Dodatkowo zachodzi impulsacja aferentna od chemoreceptorów do rdzenia przedłużonego, nerwem IX i X, co powoduje pogłębienie wdechów.

Chemoreceptory ośrodkowe połączone na powierzchni brzusznej rdzenia przedłużonego, są wrażliwe na zmiany pH płynu mózgowo-rdzeniowego i płynu zewnętrzno-komórkowego w swoim otoczeniu. Zachodzi tutaj proces uwodnienia Co2 do H2CO3. To powoduje dysocjację na H+
i HCO3 – a z kolei zmiana stężenia H+ w płynie mózgowo-rdzeniowym i powoduje pobudzenie ośrodka wdechu i wzrost wentylacji płuc.

Regulacja mechaniczna
Interoreceptory i proprioreceptory

Rozciągnięcie tkanki płucnej pobudza interoreceptory znajdujące się pomiędzy mięśniami gładkimi oskrzeli i wyzwala wdech. Przeciwnie – zmniejszenie stopnia rozciągnięcia płuc w czasie wydechu pobudza inne mechanoreceptory deflacyjne i wyzwala wdech.

Całkowita pojemność płuc (TLC) – pojemność życiowa płuc (VC) i pojemność zalegająca (RV).

Pojemność życiowa płuc – jest to maksymalna ilość powietrza wydychana przez człowieka, poprzedzona maksymalnym wdechem.

W skład pojemności życiowej płuc wchodzi pojemność oddechowa (VT), zapasowa objętość wdechowa (IRV) i zapasowa objętość wydechowa (ERU).

1. Objętość oddechowa jest równa objętości powietrza wdychanego lub wydychanego podczas pojedynczego cyklu oddechowego i wynosi u dorosłego człowieka około 500 ml.

2. Wdechowa objętość zapasowa jest maksymalna objętość, o jaką możemy powiększyć pojemność płuc po zakończeniu spokojnego wdechu i wynosi około 3000 ml

3. Wydechowa objętość zapasowa, jest to objętość, którą można wydmuchać z płuc po zakończeniu spokojnego wydechu.

4. Objętość zalegająca, jest objętością, która pozostaje w płucach, nawet po wykonaniu najgłębszego wydechu i wynosi około 1200 ml.

5. Przestrzeń mont....

Wentylacja minutowa – jest to ilość powietrza przepływającego przez płuca w ciągu 1 minuty.

Wielkość wentylacji jest iloczynem liczby oddechów i objętości oddechowej. Wielkość ta w spoczynku wynosi 6-8 litrów na minutę, gdyż liczba oddechów w spoczynku wynosi około 14/ 16-18 na minutę, a objętość oddechowa około 500ml.

Ilość tlenu, jaką krew może roznieść z płuc po całym organizmie w ciągu minuty, zależy od ogólnej ilości hemoglobiny we krwi, ogólnej liczby krwinek czerwonych oraz ilości hemoglobiny w ….
Zmniejszenie którejś z tych wielkości (różna forma anemii), zmniejsza pojemność tlenową krwi, tzn. ilość tlenu, jaką może przenieść każde jej 100 ml.

Krew krążąc w organizmie spełnia następujące zadania i określone funkcje:

1. Transportową (przenoszenie tlenu z płuc do tkanek oraz dwutlenku węgla z tkanek do płuc, transport substancji odżywczych oraz usuwanie substancji szkodliwych i zbędnych metabolizmowi, transport witamin, hormonów i enzymów)
2. Termoregulacyjną (dużo wody – 90% - to duża pojemność cieplna, przenoszenie ciepła do płuc i do skóry, gdzie jest dodawane).
3. Ochronną i obronną (krzepnięcie – zjawisko hemostazy oraz obrony przed substancjami obcymi i mikroorganizmami -bakterie, wirusy- wytwarzanie przeciwciał i zjawisko fagocytozy).
4. Homeostatyczną (zdolność bu... środowiska)


Każda cząsteczka henu ma zdolność do nietrwałego luźnego przyłączenia cząstki tlenu.

1 cząsteczka hemoglobiny zamienia 4 heny na 4 łańcuchy polipeptydowe, może przyłączyć 4 cząsteczki tlenu.

Związek powstały wskutek utlenowania nazywany jest oksyhemoglobiną. Transportowana jest do tkanek (wyższa temperatura, zakwaszenie).

CO2 dyfunduje z tkanek do krwi przepływającej przez naczynia włosowate i jest transportowana do płuc.

- Około 6% w postaci CO2 rozpuszczonego na zasadzie rozpuszczalności fizycznej w osoczu i w cytoplazmie erytrocytów.
- Około 88% w postaci jonów HCO-3 związanych przez wodorowęglany układ buforowy osocza i erytrocytów.
- Około 6% w postaci karbaminiamów, CO2 związanego z wolnymi grupami aminowymi.

Mioglobina – przyłącza tlen w sytuacjach ekstremalnych.

Za wykładnik sprawności serca przyjmuje się jego maksymalną objętość minutową – mianowicie, maksymalną objętość krwi, jaką może serce wtłoczyć do tkanek w ciągu minuty, podczas ciężkiego wysiłku fizycznego.
Wielkość ta zależy od ilości krwi tłoczonej przez serce podczas każdego skurczu jego komór (objętość wyrzutowa) i od liczby skurczów w ciągu minuty.

Pojemność wyrzutowa serca – pojemność krwi wypompowanej z komory podczas jednego skurczu.

Pojemność minutowa serca – jest równa iloczynowi objętości wyrzutowej serca i częstości skurczów na minutę.

Prawo Storlinga – im więcej krwi dociera do serca żyłami, tym większa jest ilość krwi wyrzucanej przez serce w czasie skurczu.

72 uderzenia serca na minutę w stanie spoczynku u dorosłego człowieka → serce tłoczy około 5 litrów krwi na minutę.
Specjalne komórki układu przewodzącego mają zdolność samopobudzenia.

Z takich komórek zbudowany jest węzeł zatokowo-przedsionkowy, znajdujący się u ujścia żyły głównej górnej do prawego przedsionka i nazywany jest rozrusznikiem serca, węzłem pierwszorzędnym lub nadawcą rytmu.
Częstość uderzeń serca regulowana jest przez układ nerwowy wegetatywny.

1. Nerwy współczulne uwalniają noradrenalinę, która przyśpiesza częstość uderzeń serca i zwiększa się siła skurczów mięśnia sercowego.
2. Nerwy przywspółczulne uwalniają acetylocholinę, która zwalnia pracę serca i zmniejsza siłę skurczów sercowych.
3. Częstość uderzeń serca regulowana jest również przez układ hormonalny. W stanach stresowych nadnercza wydzielają adrenalinę i noradrenalinę, które przyśpieszają częstość uderzeń serca.
4. Wzrost temperatury zwiększa częstość uderzeń serca. W stanach gorączkowych serce może uderzać do 100 razy na minutę, a nawet częściej. Częstość uderzeń serca spada natomiast, gdy temperatura ciała jest niska.

Granice maksymalnej objętości wyrzutowej serca zależą od jego wielkości, będącej wynikiem:
1. Wypełnienia serca w fazie rozkurczu komór, zależnego od wielkości żylnego dopływu krwi.
2. Rozciągliwości (podatności) ściany serca.
3. Siły skurczu, jaką mięsień serca może rozwinąć (ściślej – stosunku tej siły do ciśnienia krwi w aorcie i tętnicy płucnej).

Fizjologia Człowieka
(zjazd #zimowy, 1-wszy tydzień lutego ;], wykład #4 i #5, dr Zbigniew Czapla)

Wydolność fizyczna- wydolność fizyczna oznacza zdolność do wykonywania ciężkich lub długotrwałych wysiłków fizycznych bez szybko narastającego zmęczenia. Rzeczywistą miarą wydolności fizycznej jest czas wykonywania wysiłków o określonej stałej lub zwiększającej się intensywności jak jazda na cykloergometrze lub chód na bieżni, do całkowitego wyczerpania. Wydolność fizyczną określają różne czynniki , w tym: wydolność krążeniowo oddechową , siła i wytrzymałość mięśniowa, skład ciała i inne. Miarą wydolności fizycznej jest wielkość maksymalnego pochłaniania tlenu ( VO2 max) , czyli pułap

tlenowy.

Tolerancja wysiłkowa- jest to zdolność do wykonywania wysiłków na określonym

poziomie obciążenia bez głębszych zaburzeń homeostazy lub zaburzeń czynności

narządów wewnętrznych. Miarą tolerancji wysiłku jest wartość najwyższego ,

tolerowanego obciążenia. Jest wyrażona za pomocą MET- wielokrotności wydatku

energetycznego w trakcie maksymalnego obciążenia w porównaniu do podstawowej

wartości spoczynkowej . Można wyrazić ją również w postaci wielkości mocy (

wyrażonej w watach ) ale wymaga odniesienia do masy ciała badanego. W badaniach

spiroergometrycznych do oceny tolerancji wysiłku używa się wskaźnika VO peakwartości

zmierzonego bezpośrednio zużycia tlenu podczas szczytowego obciążenia.

Miara tolerancji wysiłkowej- czas wykonywanego wysiłku o określonej intensywności do momentu pojawienia się w/w zaburzeń

60% max obciążenia ludzie o wysokiej wydolności fizycznej

50% - 40% max obciążenia ludzie o przeciętnej wydolności

40% - 30% max obciążenia ludzie o niskiej wydolności

Wniosek:

Jeśli kogoś cechuje mniejsza wydolność fizyczna to w trakcie pracy może on wykonać z tego małego anabolizmu możliwości względnie mało pracy.

Na wydolność fizyczną mają wpływ:

- temperatura (wilgotność)

- ciśnienie atmosferyczne (hipoksja)

- hałas

- wysokość stężenia dwutlenku węgla w powietrzu

- trening

Pozytywne aspekty treningów:

• Zmiany natury morfologicznej

• Lepsze ukrwienie

• Podtrzymywanie funkcji życiowych

• Wzrost wydolność fizycznej w każdym wieku

• U ludzi młodych zwiększa się ilość wielkość mitochondriów

Wydolność fizyczna w zależności od płci

• Pułap tlenowy większy u mężczyzn

• Kobiety mają więcej tkanki tłuszczowej

• Maksymalne pochłanianie tlenu

• Kobiety z większą łatwością wykonują wysokie (0)

Termoregulacja u kobiet i mężczyzn:

• Największy wzrost temperatury wewnętrznej ciała u kobiet

• Mężczyźni –szybsze wydzielanie potu

U kobiet trenujących występują zaburzenia cyklu owulacyjnego co ma ujemny wpływ na funkcję rozrodcze

Granice sprawności fizjologicznych mechanizmów adaptacji wysiłkowej nie są u współczesnego człowieka szersze niż były u jego przodków (choroby współczesnej pracy i życia pozazawodowego oraz coraz większa izolacja od naturalnego środowiska przyrodniczego sprawiają, że mechanizmy te po prostu nie są w pełni wykorzystywane w ciągu naszego życia )

Brak ruchu = HIPOKINEZA

Skutki:

• Upośledzenie tolerancji węglowodanowej

• Spadek aktywności LIPAZY wzrost ilości lipidów MIAŻDZYCA

• Choroby niedokrwienia serca

1. -Nadwaga , otyłość

2. -Upośledzenie tolerancji węglowodanowej

3. -Nadciśnienie tętnicze

4. -Nieprawidłowy profil lipidowy

• W starszym wieku

1. -osteoporoza u kobiet

2. -zmniejszenie wydajności fizycznej

3. -ubytek masy mięśni

• U leżących

  1. -zakrzepy

  2. -odleżyny

  3. -odwapnienie kości

  4. -zmniejszenie działania sił ciężkości, zaburzenia ciśnienia hydrostatycznego płynów

  5. -zmiany w gospodarce wodno-elektrolitowej

  6. -zwiększenie wytwarzania moczu

  7. -zmniejszenie objętości wyrzutowej i minutowej serca

  8. -upośledzenie tolerancji ortostatycznej ( omdlenia po wstaniu)

  9. -zmiany w mięśniach szkieletowych

  10. -zmniejszenie liczby białek i właściwych mitochondriom

  11. - spadek ok. 25%-30% pułapu tlenowego

  12. -zmniejszenie wydzielania ilości erytrocytów

  13. -spadek ilości enzymów

  14. -spadek ostrości wzroku

Choroby cywilizacyjne

(brak kawałku)

Ruch pozytywnie wpływa na:
- układ krążenia
-


- Palenie papierosów
- Nadciśnienie tętnicze
- Cukrzyca
- Otyłość
- Nietolerancja węglowodanów

Bilans energetyczny- różnica ilości energii uzyskiwanej przez organizm w postaci przyswajalnych składników energii pokarmu a ilość energii i wydatkowanej przez ustrój w określonym czasie

Podstawowa przemiana energii (BMR - basic metabolism rate) - tempo metabolizmu w ustroju człowieka pozostaje w warunkowym zupełnym spoczynku fizjologicznego i psychicznego komfortu cieplnego nie mniej niż 12h po ostatnim wysiłku wkrótce po 8h snu.

- ¼ materii zużywa układ nerwowy
- 1/5 wątroba
- 1/15 nerki, serce

Ostateczna przyczyna otyłości:

Nadmiar ilości dostarczanej energii do organizmu w stosunku do energii spalanej

Typy energetyczne:
- Insulino zależna

- Insulino niezależna

Trening fizyczny wywołuje zwiększenie wrażliwości tkankowej na insulinę. Spada jej stężenia we krwi, spada wzrost wydzielania tego hormonu pod wpływem glukozy.

Profilaktyka otyłości:

• DietaChannel - 71307

• Wysiłek dynamiczny, długotrwały

Aktywność fizyczna w przypadku cukrzycy zwiększa tolerancje na glukozę. Zmniejsza wydzielanie insuliny.

U osób z siedzącym trybem życia spadek tolerancji na glukozę w przeciwieństwie do osób aktywnych fizycznie.

Wysiłek fizyczny pozytywnie wpływa na:

• Nadciśnienie

• Cukrzyca typu 2

• Zaburzenia tolerancji glukozy

• Osteoporoza

• Zaburzenia psychiczne

Osteoporoza:

• Zamiana struktur kości (zrzeszotnienie kości)

• Chorują częściej kobiety ( maja mniejszą masę, menopauza)

Zmęczenie - stan organizmu, rozwijający się w czasie wykonywania pracy fizycznej lub umysłowej, objawiający się zmniejszeniem zdolności do pracy, nasileniem się odczucia ciężkości wysiłku i osłabienie chęci kontynuowania pracy (osłabienie motywacji).

Podział ogólny:

- Zmęczenie fizyczne
- Zmęczenie umysłowe

Pierwotne przyczyny zmęczenia:

• Zmiany transmisji synaptycznej w ośrodkowym układzie nerwowym

• Zmiany stanu czynnościowego jego komórek

• Zmiany transmisji i pobudzenia z włókien szkieletowych na komórki mięśniowe

• Zmiany rozwijające się w samych komórkach

W celu ułatwienia opisu procesów zmęczenia

Zmęczenie obwodowe – obejmuje wszystkie zmiany w mięśniach

Zmęczenie ośrodkowe – odnosi się do układu nerwowego, przede wszystkim ośrodkowego

Zmęczenie obwodowe:

• Upośledzenie mechanizmu pobudzania komórek

• Upośledzenie sprzężenia elektromechanicznego

• Upośledzenie funkcji samego … kurczliwego

• Wyczerpanie substratów energetycznych

Przy bardzo intensywnym wysiłku:

• Spadek częstotliwości pobudzeń komórek mięśniowych

• Spadek przewodzenia impulsów przez złącza nerwowo mięśniowe

• Zahamowanie tempa wytwarzania impulsów przez motoneurony (neurony motoryczne)

• Zmiany w błonie komórkowej obniżenie je pobudliwości. Peroksydacja błony lipidowej.

Podawanie atyoksydantów przyczyną likwidacji niektórych zmian zmęczeniowych.

Metabolizm zmęczenia:

• Ubytek ATP

• Fosfokreatyny gromadzą się w komórkach

• Zwiększa się ilość stężenia mleczanów przyczynia się do powstania zmęczenia miejscowego

Jony wodoru hamują działanie enzymów glikolizy

Podział włókien mięśniowych:

W mięśniach szkieletowych występują dwa rodzaje włókien mięśniowych: włókna białe i włókna czerwone.

Włókna białe zwane szybkokurczliwymi (FT Fast twitching) 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 slow twitching) 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.

DŁUGOTRWAŁY WYSIŁEK FIZYCZNY

INTENSYWNY WYSIŁEK

|

Przyspieszenie glikolizy

|

Powstanie beztlenowych produktów przemiany

|

Kwaśnica wewnątrz komórek

ZMNIEJSZENIE ZDOLNOŚCI WYSIŁKJOWEJ

DŁUGOTRWAŁY WYSIŁEK FIZYCZNY

Zmęczenie ośrodkowe:

• Spadek sprawności niektórych funkcji ośrodka nerwowego w następstwie zmian poziomu aktywacji tego układu

• Rozległe upośledzenie funkcji układu nerwowego w wyniku zaburzeń homeostazy

Mechanizm rozwoju zmian zmęczeniowych :

• Wysiłki dynamiczne ( wykonane z udziałem skurczów izotonicznych -gdy zmienia się długość mięśnia przy stałym poziomie napięcia mięśniowego wynikiem skurczu jest ruch)

• Długotrwała praca o umiarkowanej intensywności

• Krótkotrwała praca o wysokiej intensywności

• Wysiłek statyczny ( skurcze izometryczne - wzrasta napięcie mięśnia przy stałej długości wynikiem nie jest ruch ale utrzymanie części ciała w stałym położeniu np. odkręcanie mocno przykręconych śrub, stanie, trzymanie ciężarów skurcz ten nazywany jest także skurczem izotermicznym, ze względu na utrzymanie ciepłoty ciała)

Zmęczenie przewlekłe:

• podejmowanie kolejnych prac bez likwidacji zmian spowodowanych poprzednią pracą, zmiany zaczynają się odnawiać

• Zaburzenia w sferze emocjonalnej:

1. Niechęć do pracy

2. Depresja

3. Apatia

4. Wrażliwość

5. Zaburzenia snu

• Świadomość pogarszających się efektów pracy

• Osłabienie układu immunologicznego

Pod wpływem słabych bodźców następuje spadek wrażliwości na te bodźce.

Wypoczynek - to likwidacja zmian zmęczeniowych. Jest to część czasu wolnego po pracy w ciągu którego ustępują zmiany zmęczeniowe.

Spoczynek - pozostała część czasu po pracy w której nie ustępują zmiany zmęczeniowe

Pod względem fizjologicznym są to zupełnie różne stany organizmu.

Szybkość odzyskiwania pełnej wydolności fizycznej zależy od:

• Intensywności i czasu trwania pracy

• Głębokości stanu zmęczenia

• Stopnia wytrenowania

Wypoczynek obejmuje:

• Eliminacje pracy wysiłkowej pracą statyczna

• Wyrównanie długu tlenowego

• Uzupełnienie strat źródeł energetycznych

• Przywrócenie równowagi wewnętrznej ustroju/ wodnej i elektrolitowej

Przebieg odnowy biologicznej jest największy w początkowej fazie okresu odpoczynku i maleje stopniowo w miarę przedłużania (lepiej więc jest wypoczywać częściej i krócej, niż rzadko i długo).

Czas trwania odnowy:

• Po krótkim wysiłku 30min – 3h

• Po długim wysiłku 1-kilka dni

Superkompensacja - polega na tym, że podczas treningu doprowadzamy do wyczerpania zasobów energetycznych. Organizm. dążąc do przywrócenia równowagi. odbudowuje podczas wypoczynku dotychczasowe zasoby (kompensacja) Jeżeli zaś wysiłek był duży, tak, że zapasy zostały wyczerpane, wówczas organizm nie tylko wyrównuje powstałe straty, ale nawet gromadzi zasoby niejako "na zapas". Umożliwia to wykonanie kolejnej pracy na nieco wyższym poziomie, niż w cyklu poprzednim.

Wypoczynek czynny - to proces przywracania homeostazy przy zastosowaniu optymalnego ruchu (rekreacja – aktywny wypoczynek). Ruch powinien dotyczyć innych grup mięśni niż te zmęczone. Zasadą takiego wypoczynku jest przełączanie pracy jednych mięśni na pracę innych mięśni.

Korzystny wpływ:

1. Szybsze eliminowanie skutków poprzedniego wysiłku

2. Podwyższenie funkcji mięśni ( szybciej usuwany jest kwas mlekowy- utylizowany jako materiał energetyczny)

Rozgrzewka - przygotowanie mięśni do lepszego pobierania tlenu do krwi.

Profilaktyka nadmiernego zmęczenia:

1. Sen nocny:

• Stała pora snu

• Nawyk szybkiego zasypiania

• Stały czas snu

2. Racjonalne stosowanie aktywnego wypoczynku:

• Kilku minutowy

• Weekendowy

• Urlop

3. Odpoczynek bierny:

• Rozmyślanie

• Kontemplacja

4. Organizacja pracy:

• Ustalone pory dnia

• Życzliwość

• Zasady

• Dążenie do celu

5. Zmiany w stylu życia:

• Właściwe odżywianie

• Rezygnacja z używek

• System treningów

6. Stosować środki wzrostu efektywności wypoczynku:

• Środki natury fizycznej

• Masaże

• Muzykoterapia

• Balneoterapia

Hipoksja

Fizjologia dużych wysokości (powyżej) 3000 m n.p.m.

Duża wysokość 3500m n.p.m.

Bardzo duża wysokość 3500-5500m n.p.m.

Ekstremalna wysokość 5500m- m n.p.m.

Sfera śmierci od 7900m n.p.m.

Rodzaje hipoksji:

• Hipoksja hipoksemiczna- wyraźne obniżenie prężności tlenu we wdychanym powietrzu

• Hipoksja krążeniowa- wyraźne zmniejszenie przepływu krwi przez tkanki

• Hipoksja anemiczna (wikipedia) – powstaje w wyniku zmniejszenia pojemności tkankowej krwi, np. po krwotoku lub zatruciu tlenkiem węgla

• Hipoksja wysokościowa (wikipedia) – niedotlenienie tkanek podczas pobytu na znacznych wysokościach nad poziomem morza, gdzie obniżone jest ciśnienie atmosferyczne, a co za tym idzie obniżenie ciśnienia parcjalnego tlenu w jednostce objętości, jest znacznie niższa.

Rodzaje reakcji organizmu na hipoksję wysokościową:

• Doraźne ostre przystosowanie się do wysokości powyżej 2500m n.p.m.

• Aklimatyzacja wysokościowa stopniowo się rozwija

• Trwała adaptacja do środowiska wysokogórskiego

Paradoks tlenowy – podczas podawania tlenu osobie chorej na hipoksje pogarsza się samopoczucie, traci świadomość jednakże jest to przejściowe.

Fizjologia Człowieka
(zjazd #zimowy, 07.02.10, wykład #6, dr Zbigniew Czapla)

Czas rezerwowy – jest to czas, w ciągu którego zostaje zahamowana pełna sprawność czynności psychoruchowych i czas po upływie którego, występuje zupełna utrata świadomości.

Zwiększenie hematokrytu powoduje wzrost pojemności tlenowej.

Meteoryzm – gwałtowny spadek ciśnienia atmosferycznego może powodować gwałtowne rozprężanie gazów w jamie ciała (jamie brzusznej, zatokach czołowych i zatokach obocznych nosa i innych). Może to grozić ostrymi dolegliwościami bólowymi lub uszkodzeniem tkanki.

Aklimatyzacja – przystosowanie się do warunków np. górskich.

Wydolność fizyczna na wysokości spada. Powyżej 4 tysięcy metrów:
- zmniejsza się maksymalna ilość skurczów serca
- mniejsze wydobywanie się mleczanów
- zmniejszenie masy ciała
- zmniejszenie ilości mitochondriów

Zagrażające zdrowiu czynniki środowiska wysokogórskiego można podzielić na następujące:
- warunki klimatyczno-geograficzne
- warunki atmosferyczne: temperatura, ciśnienie powietrza i ciśnienie parcjalne tlenu, wilgotność atmosfery, wiatr, nasłonecznienie
- warunki mikrobiologiczne
- promieniowanie słoneczne i kosmiczne

Czynniki socjologiczne i psychologiczne, typowe w takim środowisku dla alpinistów:
- izolacja uczestników wypraw alpinistycznych od środowiska w którym naturalnie przebywają
- przebywanie w odmiennej kulturze i tradycjach, odmienny język
- swoista atmosfera w zespole wyprawowym: osobowość poszczególnych jego uczestników, motywacja do wspinaczki.

Soroche – nazwa choroby wysokogórskiej w Peru.

Choroba wysokogórska (wysokościowa) występuje u około:
- 25% osób na wysokości powyżej 2500 m n.p.m
- 75% osób na wysokości 4500 m n.p.m i wyżej

Trwa około 1-3 dni i więcej; dotyka częściej kobiet.

Z chorobą wysokościową związanych jest szereg dolegliwości i objawów na które składają się: ból głowy, bezsenność, apatia, utrata koordynacji, opuchlizna wokół oczu i twarzy, kaszel, skrócenia oddechu, uczucie nacisku na piersi, nieregularny oddech, utrata apetytu.

Ostra choroba górska (i jej objawy) trwa krótko, od kilku do kilkunastu dni. Charakteryzuje się: spadkiem siły fizycznej, nagłym wzrostem męczliwości, niechęcią do wysiłków fizycznych, umysłowych. Objawom towarzyszą bóle i zawroty głowy, nudności, wymioty, zaburzenia oddechu, krwawienie z nosa.

Przewlekła choroba górska, została odkryta przez Monge`a w roku 1925. Polega na niemożliwości aklimatyzacji do wysokości powyżej 3600 m n.p.m. Objawy to: ból głowy, szum w uszach, mrowienie rąk, kaszel, ogólne zmęczenie, zaburzenia oddechu, krwioplucie, sinica wysiłkowa, spadek łaknienia oraz zaburzenia żoładkowo-jelitowe, bezsenność. Choroba ta często kończy się śmiercią.

Wysokościowy obrzęk płuc (wop). Objawy, które towarzyszą tej chorobie, to poza objawami ostrej choroby górskiej obserwujemy: duszność, początkowo po wysiłku, potem nawet w spoczynku, kaszel, sinica, świadczące o problemach z dostarczaniem tlenu do tych tkanek, gorączka, wzrost tętna powyżej 100 i liczby oddechów powyżej 20 na minutę w spoczynku, stan chorego pogarsza się w miarę wysokości.

Wysokościowy obrzęk mózgu (wom). Objawy tej z reguły śmiertelnej choroby, to: ataksja, czyli bezład i brak koordynacji ruchów, nudności, wymioty, zmiany zachowania, dezorientacja, halucynacje, drgawki, śpiączka. Postępujący obrzęk mózgu powoduje często upośledzenie procesów myślowych i różne problemy neurologiczne.

Odwodnienie
Obwodowe obrzęki wysokościowe
Udar cieplny
Oparzenia słoneczne

Ślepota śnieżna
Zaburzenia psychiczne w warunkach wysokogórskich
Urazy głowy, szyi, grzbietu, kończyn
Porażenia piorunem
Zaburzenia jelitowe
Panika

Strefa komfortu cieplnego – względnie wąskie pasmo warunków termicznych.

Tc = (0,4 x Tsr) + (0,6 x Tre)

Ekstremalne temperatury wnętrza ciała, przy których możliwe jest jeszcze przeżycie człowieka, mieszczą się w granicach 24-45,6 stopni C. Śmierć natomiast następuje zazwyczaj, gdy spadnie poniżej 27 stopni C, bądź wzrośnie powyżej 42 stopni C.

Drogi wymiany ciepła:

Konwencja – przenoszenie ciepła w wyniku ruchu cieczy bądź gazu ze środowiska cieplejszego do zimniejszego. Na tej drodze przemieszczane jest ciepło z wnętrza ciała na jego obwód, a także -dzięki ruchowi powietrza- usuwane jest ciepło w z powierzchni skóry.

Przewodzenie – wielkość wymiany ciepła tą drogą, zależy od różnicy temperatury między dwiema powierzchniami powstającymi w bezpośrednim kontakcie. W środowisku wodnym człowiek traci większość ciepła właśnie na tej drodze.

Promieniowanie – elektromagnetyczne – rozróżnia się promieniowanie krótkofalowe – słoneczne i długofalowe emitowane przez m.in. powierzchnię ciała żywych organizmów.

Parowanie potu – podstawowa rola w chłodzeniu skóry i dopływającej do niej krwi, podczas ekspozycji człowieka na gorąco oraz w warunkach obciążenia organizmu ciepłem edogennym np. w czasie pracy fizycznej.

1L potu – traci się 580 kg kcal.
Układ termoregulacji składa się z trzech podstawowych elementów:
1. termoreceptory i termodetektory – struktury wrażliwe na zmiany temperatury otoczenia lub temperatury wewnętrznej ciała.
2. ośrodek termoregulacji – integrujący i transformujący informacje ze struktur wrażliwych na temperaturę.
3. efektory układu termoregulacji.

Ad.1. Termoreceptory obwodowe znajdują się głównie w skórze i dzielą się na receptory zimna i ciepła, przy czym podział ten jest oparty na kryteriach czynnościowych.

Ad.2. Znajduje się w podwzgórzu i jest dwuczęściowy:
- przednia część – ośrodek eliminacji ciepła
- tylna część – ośrodek zachowania ciepła
Są zintegrowane. Informacja przechodzi do podwzgórza receptorami i następuje odpowiedź podwzgórza.

Ad.3. Efektory – gruczoły potowe, mięśnie szkieletowe (szczególnie jeśli chodzi o termoregulację chemiczną), wątroba, powierzchniowe naczynia krwionośne.
Procesy energetyczne – tkanka tłuszczowa, hormony tarczycy, glukagon, adrenalina, noradrenalina.

Gorączka – jest to stan podwyższenia temperatury wewnętrznej ciała do poziomu przekraczającego zakres jej prawidłowych dobowych zmian przy sprawnie działającej termoregulacji.

Bakterie i wirusy chorobotwórcze zawierają substancje, zwane pirogenami egzogennymi (w przypadku bakterii gram ujemnych jest to lipopolisacharyd).
Pirogen egzogenny oddziaływuje na krwinki białe, monocyty i makrofagi krwi oraz osiadłe komórki układu limfoidalnego, stymulując uwalnianie pirogenu endogennego lub leukocytalnego, co prowadzi do podwyższenia temperatury wewnętrznej ciała.

Reakcje prowadzące do upośledzenia mechanizmu regulacji temperatury:
Utrata wody i elektrolitów.
Jeśli straty nie są wyrównywane, występują zaburzenia ze strony układu pokarmowego.
Proces pocenia ulega zahamowaniu.
Udar cieplny związany z zaburzeniami w funkcjonowaniu układu termoregulacji.

Reakcja organizmu człowieka na zimno:
- Skurcz obwodowych naczyń krwionośnych. Zmniejszenie skórnego przepływu krwi zmniejsza utratę ciepła.
- Na skutek zwężenia naczyń skóry, krew z żył powierzchniowych kierowana jest do żył głębokich, przebiegających w sąsiedztwie tętnic. W ten sposób krew tętnicza dopływająca do kończyn, mająca stosunkowo wysoką temperaturę, oddaje ciepło chłodnej krwi żylnej. Ten przeciwprądowy czynnik ciepła, pozwala zachować ciepło wewnątrz organizmu.
- Gdy temperatura otoczenia obniża się do mniej więcej 10 stopni C, naczynia krwionośne dłoni i stóp, zaczynają ulegać periodycznemu rozszerzaniu się (tzw. fale Lewisa) – jest to reakcja, która chroni kończyny przed odmrożeniem.

Termogeneza drżeniowa (wikipedia) - Ciepło wytwarzane jest poprzez nieznaczne, ale szybkie i nieskoordynowane kurcze włókien mięśniowych, podobnie jak przy ćwiczeniach fizycznych. Praca mechaniczna zamieniana jest w ciepło, ze względu na równoczesne działanie mięśni antagonistycznych.

Termogeneza bezdrżeniowa – polega na pobudzeniu układu przywspółczulno-nadnerczowego. Wydzielany glukagon, hormon tarczycy, noradrenalina. Powoduje wzrost metabolizmu i zwiększanie ciepła.

Stadia zmiany pod wpływem hipotermii:
1. Obniżenie temperatury do 35 stopni C powoduje silne drżenie mięśniowe, stwierdza się często hipoglikemię. Z czasem następuje zahamowanie drżenia.
2. Stopniowe zmniejszenie precyzji ruchów, 34-33 stopni C, zaburzenia świadomości, brak czucia, zaburzenia wzroku.
3. 32-31 stopni C – u niektórych osób utrata świadomości.
4. 31-30 stopni C – częstość skurczów serca oraz ciśnienie tętnicze krwi ulega obniżeniu.
5. 30 stopni C – różnego rodzaju arytmia serca.
6. Poniżej 30 stopni C – człowiek traci zdolność wytwarzania i zatrzymania ciepła i staje się pikilotermiczny.
7. 28-25 stopni C – migotanie komór serca – bezpośrednia przyczyna śmierci.

Hipotermia może być:
- umiarkowana (32-35 stopni C)
- średnia (30-32 stopnie C)
- głęboka (poniżej 30 stopni C)

Hipotermia może powodować:
- odmrożenia
- urazy niedomrożeniowe (odmrozina, stopa okopowa)

Temperatura wody – czas przeżycia:
0 stopni C – 1 godzina
15 stopni C – 6 godzin
powyżej 20 stopni C – hipotermia nie stanowi ryzyka śmierci.

Aklimatyzacja do niskiej temperatury.

Trzy rodzaje adaptacji:
- hipotermiczna (obniżenie temperatury wewnętrznej w reakcji na zimno)
- izolacyjna (pogrubienie podskórnej tkanki tłuszczowej, u ludzi przebywających na Antarktydzie)
- metaboliczna (występuje u osob narażonych na zimno).

Największa utrata ciepła w wodzie:
- boczna powierzchnia klatki piersiowej
- powierzchnie pachwin
- zanurzenie karku i okolicy ciemieniowej głowy.