Fizjologia dla opornych

1. Właściwości i budowa mięśnia sercowego.· 2 przedsionki (pompy objętościowe), 2 komory (pompy ciśnieniowe)· Jednokierunkowy przepływ krwi dzięki zastawkom· 3 warstwy: wsierdzie, śródsierdzie, nasierdzie· Mięsień poprzecznie prążkowany· Komórki mięśniowe robocze (ściany przedsionków, komór, przegród); mają ok. 120 mikrometrów długości. Odpowiadają za kurczliwość i pobudliwość. · Włókna mięśnia sercowego są cieńsze od włókien mięśni szkieletowych. Mają jedno lub dwa jądra umieszczone centralnie. Posiadają wstawki, które pomagają w przewodzeniu pobudzenia. Włókna się rozgałęziają.· Układ bodźcowo-przewodzący (węzły, pęczki). Komórki układu bodźcowo-przewodzącego nie kurczą się. Mają zdolność do generowania potencjałów czynnościowych bez udziału układu nerwowego (automatyzm własny serca) – zmiana stężenia jonów Ca2+ i K+.· Serce nie męczy się.· Skurcze pojedyncze· Pracuje od chwili wykształcenia się do śmierci organizmu.· Energia pobierana jest z procesów tlenowych· Węzeł zatokowo-przedsionkowy 70 wyładowań/min , przedsionkowo-komorowy 55/min, pęczki Hisa 45/min, włókna Purkiniego 15-40/min.· Węzeł zatokowo-przedsionkowy – rozrusznik serca· Potencjał spoczynkowy w miocycie roboczym serca = -90mV· Potencjał spoczynkowy komórek bodźcowo-przewodzącego = 60mV· Serce to biologiczny czujnik umożliwiający dostosowanie krążenia do potrzeb organizmu· Pompuje krew z układy żylnego dotętniczego· Wytwarza hormon antydiuretyczny· Zużywa 12% całkowitego zużycia tlenu· Lewa komora ma grubszą ścianę· Ściśle uporządkowane w czasie i przestrzeni przewodzenie stanu czynnego.2. Krążenie wieńcowe – zaopatruje mięsień sercowy w krew. Lewa tętnica – lewy przedsionek, lewa komora, przegroda. Prawa tętnica – prawy przedsionek, prawa komora. Wynosi około 250 ml/min w spoczynku. 3. Regulacja pracy sercaZewnątrzsercowa-nerwowa – jądro dwuznaczne, układ współczulny (hamuje)-humoralna – acetylocholina, noradrenalina, jony wapniowe, adrenalina, glukagon, insulina (hamuje), temperaturaDziałanie :- chronotropowe – zmiana częstotliwości skurczów- inotropowe – zmiana siły skurczów- dromotropowe – zmiany w przewodzeniu stanu czynnego- batmotropowe – zmiany pobudliwości Wewnątrzsercowa-heterometryczna – różna długość włókien mięśnia sercowego. Im więcej krwi wleje się do serca, tym bardziej rozciągnięte będą te włókna-homometryczna – rozciągnięcie włókien jest takie same4. Prawo serca - Franka–Starlinga – siła skurczu mięśnia jest tym większa, im większe jest (w pewnym zakresie) wyjściowe rozciągnięcie komórek (włókien) mięśnia sercowego (czyli im większe jest wypełnienie komory serca krwią).5. Wskaźniki fizjologiczne cechujące pracę serca· Tętno – obszarowe zmiany o charakterze zwężenia i rozszerzenia tętnic zależne od pracy serca· Ciśnienie krwi· EKG· Rytm zatokowy· Pojemność minutowa serca – CO- objętość krwi, która jest transportowana przez jedną z komór do odpowiedniego zbiornika tętniczego w czasie 1 min. CO = HR x SV (HR – częstość skurczów serca, SV – objętość wyrzutowa serca)6. Fazy pracy serca0 – depolaryzacja lub narastanie potencjału1 – wstępna repolaryzacja – napływ jonów Cl- 2 – faza plateau – napływ jonów Ca2+ o Na+3 – końcowa repolaryzacja 4 – powrót do stanu spoczynkowego0-2 – refrakcja bezwzględna (bezwzględna niewrażliwość na bodźce), 3 – refrakcja względna (częściowa pobudliwość na bodźce)Mięsień sercowy kurczy się zawsze max skurczem pojedynczym na zasadzie ‘wszystko albo nic’.7. Metody pomiarów częstości skurczów serca· Pomiar ciśnienia tętniczego – siła fali tętna; 120/80 mmHg w spoczynku (skurczowe/rozkurczowe)· Tętno – rytmiczne rozciąganie naczyń krwionośnych wywołane nagłymi zmianami ciśnienia krwi w następstwie skurczów i rozkurczów komór serca.8. Reakcja ortostatyczna - objaw regulacji ciśnienia przez organizm przy zmianie położenia ciała. Mogą się pojawić tzw. ‘mroczki przed oczami – chwilowe niedokrwienie mózgu. Reakcja ta zapobiega działaniu hydrostatycznego, tzn. zaleganiu krwi w dolnej połowie ciała, zmniejszeniu powrotu żylnego i spadkowi ciśnienia tętniczego krwi.Zapaść ortostatyczna – utrata przytomności spowodowana reakcją ortostatyczną. 9. Tony serca – efekty akustyczne towarzyszące pracy serca. · Pierwszy – S1 – skurczowy - powstaje w momencie zamknięcia zastawek przedsionkowo-komorowych i jest wynikiem drgania ich płatków, drgań napinających się strun ścięgnistych oraz drgań kurczącego się mięśnia sercowego· Drugi – S2 – rozkurczowy - powstaje w wyniku drgań zmykających się zastawek półksiężycowatych aorty i tętnicy płucnej· Trzeci – S3 – powstaje podczas wypełniania się krwią komór serca w czasie ich rozkurczu. Występuje tylko u zdrowych, młodych ludzi.· Czwarty – S4 – powstaje podczas skurczu przedsionków. Jest praktycznie niesłyszalny.10. Tętno – fala ciśnieniowa wywołana promienistym rozciągnięciem aorty wstępującej przez wtłaczaną do niej krew z lewej komory. Podąża wzdłuż aorty i jej wszystkich rozgałęzień.Cechy tętna:· Miarowość· Napięcie (twardość)· Wypełnienie (wysokość)· ChybkośćSfirogram – bezpośredni zapis fali tętna11. Wskaźniki sprawności sercaObjętość wyrzutowa serca – SV – ilość krwi wtłaczanej przez jedną z komór serca do odpowiedniego zbiornika tętniczego (ok. 75 ml)Pojemność minutowa serca – CO – ilość krwi tłoczonej przez jedną z komór serca w czasie jednej minuty (w spoczynku wynosi ok. 5,4l/min ).12. Ciśnienie tętnicze – ciśnienie wywierane przez krew na ścianki tętnic. Czynniki wpływające na wielkość ciśnienia tętniczego:· Płeć (niższe u kobiet)· Masa ciała· Dieta· Czynniki środowiskowe (stres)· Pozycja ciała· Stan zdrowia13. Zróżnicowanie strukturalne i czynnościowe układu naczyniowegoBudowa naczyń krwionośnych: - wewnętrzna warstwa – śródbłonek - środkowa warstwa – mięśnie gładkie, włókna kolagenowe i sprężyste - zewnętrzna warstwa – przydanka· Tętnice – krew od serca do narządów – gruba mięśniówka· Żyły – krew do serca z obwodu – zastawki zapobiegające cofaniu się krwi· Naczynia włosowate – mikroskopowej wielkości cienkościenne naczynia łączące tętnice z żyłamiTypy naczyń krwionośnych:· Transportujące - umożliwienie przepływu krwi z serca dodalszych odcinków układu krążenia. Naczyniami transportującymi sąduże i średnie tętnice.· Oporowe - naczyniami oporowymi są tętniczki i żyłki· Wymiany gazowej i odżywczej - Na poziomie tych naczyń zachodzi wymiana tlenu i dwutlenku węgla oraz substratów odżywczych i metabolitów. Naczyniami wymiany gazowej i odżywczej są naczynia włosowate.· Pojemnościowe - czasowe magazynowanie krwi. Naczyniami pojemnościowymi są duże żyły, naczynia krążenia płucnego i zatoki śledziony.· Anastomozy (zespolenia tętniczo-żylne) - stanowią „kanały", przezktóre krew tętnicza przepływa do żył z ominięciem naczyń włosowatych.Krwioobieg duży – gradient ciśnień = 95mmHg; ciągły przepływ krwiKrwioobieg mały – gradient ciśnień = 8mmHg; pulsacyjny przepływ krwi Hemodynamika – nauka o obiegu krwiPodstawową czynnością układu krążenia jest zapewnienie przepływu krwi w naczyniach. Układ krążenia jest niezbędny do zapewnienia następujących funkcji:· transportowanie tlenu i substratów odżywczych do tkanek;· usuwanie dwutlenku węgla i produktów przemiany materii ze wszystkich tkanek organizmu;· regulacja temperatury organizmu poprzez skórną regulację przepływu krwi;· bierze udział w reakcjach odpornościowych organizmu - transport przeciwciał, leukocytów do miejsca infekcji;· transport hormonów; 14. Ośrodkowa i miejscowa regulacja układu krążenia· Miejscowa – działa w obrębie naczyń narządu lub tkanki. Polega na zapewnieniu wielkości dopływu krwi odpowiednio do natężenia przemiany materii. Komórki ściany naczyń syntezują substancje wpływające na ich skurcz. · Ośrodkowa – sterowana odruchowa przez układ nerwowy i hormonalny. Wszystkie naczynia krwionośne z wyjątkiem naczyń włosowatych oraz naczyń łożyska, unerwiane są przez pozazwojowe włókna współczulne zwężające naczynia. Tylko nieliczne naczynia są zaopatrywane we włókna rozluźniające mięśnie gładkie. Główny mechanizm regulujący napięcie współczulne ma charakter odruchowy i hamujący (baroreceptory zlokalizowane w obrębie zatok szyjnych i łuku aorty).Utrzymanie stałego ukrwienia narządów przy zmieniającym się ciśnieniu krwi i dopasowanie ukrwienia do zmian metabolizmu narząduBodźcem mechanicznym jest ciśnienie krwi (wysokie powoduje spadek przepływu krwi i na odwrót). 15. Zasady hemodynamiki· Prędkość liniowa ruchu krwi jest odwrotnie proporcjonalna do całkowitej powierzchni przekroju łożyska naczyniowego (=im mniejsze naczynie, tym większa prędkość)· Opór przepływu – stosunek ciśnienia napędowego do objętości krwi przesuniętej w danym naczyniu w jednostce czasu pod wpływem tego ciśnienia.16. Układ oddechowyBudowa:· Nos zewnętrzny· Jama nosowa· Nozdrza wewnętrzne· Krtań· Tchawica· Oskrzela (główne -> płatowe -> segmentowe -> małe -> oskrzeliki -> oskrzeliki końcowe -> oddechowe -> przewody pęcherzykowe -> woreczki pęcherzykowe)· PłucaFunkcje:· Stanowi dużą powierzchnię dyfuzyjną, przez którą tlen może być wprowadzany do ustroju, a CO2 eliminowany z ustroju· Utrzymuje gradient stężeń pomiędzy ciśnieniem O2 i CO2 w powietrzu pęcherzykowym· Oczyszcza, nawilża i ogrzewa powietrze docierające do pęcherzyków· Uczestniczy w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej· Uczestniczy w reakcjach obronnych organizmu17. Mechanika oddychaniaWdech- faza czynna cyklu oddechowego. Przepona i mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne. Klatka piersiowa powiększa się w 3 wymiarach. Wydech – faza bierna cyklu oddechowego. Mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne.Surfaktant – substancja tłuszczowo-białkowa pokrywająca od wewnątrz błonę pęcherzyków płucnych. Przepuszczalny dla gazów.18. Opory oddechoweOpór niesprężysty pojawia się w drogach oddechowych głównie w wyniku tarciacząsteczek powietrza w czasie przepływu powietrza z atmosfery do pęcherzykówpłucnych (wdech) i w czasie przepływu powietrza z pęcherzyków płucnych doatmosfery (wydech). Wielkość oporu niesprężystego determinowana jest promieniemdróg oddechowych - opór niesprężysty jest tym większy, im mniejszy jestpromień dróg oddechowych. Opór sprężysty w układzie oddechowym stwarzają zarówno siły retrakcjiPłuc (Pret) wywołujące tendencję ścian pęcherzyków płucnych do zapadaniasię, jak i sprężystość ścian klatki piersiowej. Miarą oporu sprężystego w19. Spirometria - służy ocenie wydolności oddechowej człowieka.Spirogram – zapis objętości i pojemności płucObjętość oddechowa – VT – ilość powietrza wprowadzana do układu oddechowego podczas spokojnego wdechu lub usuwana podczas spokojnego wydechu. (ok. 500ml)Zapasowa objętość wdechowa – IRV – ilość powietrza wprowadzana do układu oddechowego podczas max wdechu wykonywanego z poziomu spokojnego wdechu (ok. 3300 ml)Zapasowa objętość wydechowa – ERV – ilość powietrza usuwana z układu podczas max wydechu. (ok.1000 ml)Objętość zalegająca – RV – ilość powietrza pozostająca w płucach na szczycie max wydechu. (ok. 1200 ml)Pojemność wdechowa – IC – ilość powietrza wprowadzana do układu podczas max wdechu z poziomu spokojnego wydechu. IC = VT + IRV (ok. 3800 ml)Czynnościowa pojemność zalegająca – FRC – ilość powietrza pozostająca w płucach na szczycie spokojnego wydechu. FRC = ERV + RV (ok. 2200 ml)Pojemność życiowa płuc – VC – max wdech z poziomu max wydechu lub max wydech z poziomu max wdechu. VC = IRV + VT + ERV = IC + ERV (ok. 4800 ml).Całkowita pojemność płuc – TLC – ilość powietrza w układzie na szczycie max wdechu. TLC = IRV + VT + ERV + RV = IC + ERV + RV = IC + FRC (ok. 6000ml).Zależna od:· Płci· Wytrenowania mięśni klatki piersiowej· Rozmiarów klatki piersiowejWentylacja płuc – MV – ilość powietrza wprowadzana lub usuwana z układu oddechowego w ciągu 1 min. MV = 500 ml x 12 oddechów/min = 6000ml/minMax wentylacja płuc - MBC – największa ilość powietrza jaka może być wprowadzona do układu. Charakterystyczna dla wysiłków fizycznych.Max wentylacja dowolna – MVV – największa ilość powietrza wprowadzona lub usuwana z układu w jednostce czasu, podczas oddychania z największą częstotliwością i głębokością. 20. Regulacja procesu oddychaniaOddychanie dowolne – kora mózgowaOddychanie automatyczne – pień mózgu )most, rdzeń przedłużony)Nerwowa regulacjaZapoczątkowana w drogach oddechowych, płucach. Przekazuje informacje o stanie układu oddechowego. Informacje przekazywane są do kompleksu oddechowego pnia mózgu (KOPM), który uruchamia mechanizmy regulujące wentylację płuc. Mechanoreceptory wolno adaptujące się (SAR), szybko adaptujące się (RAR), receptory okołokapilarne.Chemiczna regulacjaZapoczątkowana w tętnicach (chemoreceptory tętnicze) i OUN (obszary chemowrażliwe). Przekazują informacje o prężności tlenu (PaO2), prężności CO2 (PaCO2), stężeniu jonów wodorowych (pH). Informacje przekazywane są do KOPM, który uruchamia mechanizmy regulujące przepływ krwi przez płuc i podaż tlenu do tkanek.21. Zasady wymiany gazowej w płucachZ powietrza wciśniętego do wnętrza pęcherzyków płucnych tlen przechodzi do naczyń włosowatych, a CO2, przetransportowany przez krew, w odwrotnym kierunku – do wnętrza pęcherzyka płucnego, a następnie do oskrzeli ,tchawicy, krtani i na zewnątrz. Powietrze atmosferyczne -> pęcherzyk płucny -> osocze -> krwinki czerwone (hemoglobina) -> tkankiHipoksemia – obniżenie prężności O2 we krwi.22. Klasyfikacja wysiłków fizycznychPodział:· Ze względu na czas trwaniaa) krótkotrwałe – do kilkunastu minut (anaerobowe – spalane są węglowodany)b) średniej długości – kilkanaście do 60 minut (mieszane spalanie)c) długotrwałe – powyżej 60 min ( aerobowe – spalane również tłuszcze)· ze względu na rodzaj skurczua) dynamiczne – skurcze izotoniczne lub izometryczne – bieg, pływanieb) statyczne – przewaga skurczów auksotonicznych· ze względu na sposób pozyskiwania energiia) tlenowe – maratonb) beztlenowe – sprintc) mieszane – sporty zespołowe· ze względu na wielkość masy mięśniowej zaangażowanej do wysiłkua) lokalne – do 30% masy mięśniowejb) ogólne – powyżej 30% masy mięśniowej· ze względu na obciążeniea) submaksymalne – podprogoweb) maksymalne – progowec) supramaksymalne – ponadprogowePróg beztlenowy wzrasta proporcjonalnie do wysiłku.23. Wysiłek fizyczny – każda aktywność ruchowa podejmowana przez człowieka. Wykonywanie zamierzonych ruchów za pomocą określonych grup mięśni. 24. Dług tlenowy – różnica między zapotrzebowaniem na tlen podczas pracy, a pobieraniem tlenu przez organizm. Inaczej wysiłkowy niedobór tlenu, co prowadzi do nadwyżki poboru tlenu ponad wartość spoczynkową po zakończonym wysiłku. Wysiłki pod i ponadprogowe.Dzieli się na: · faza szybka – resynteza fosfokreatyny· faza wolna – nasilona akcja serca, zwiększona temperatura ciała, spalanie mleczanu, odbudowywanie glikogenu· faza ultrawolna – odbudowywanie zasobów glikogenu mięśniowegoDeficyt tlenowy – różnica między spodziewanym poborem tlenu, szacowanym na podstawie równowagi funkcjonalnej, a wielkością VO2 w pierwszych minutach wysiłku. Max pobór O2 (pułap tlenowy) – VO2max – największa ilość O2, jaką zużywa organizm w ciągu jednej minuty.Równowaga czynnościowa (steady state) – w wysiłkach submax o stałej mocy pobór tlenu stabilizuje się po ok. 2 min. Świadczy on o ustalonej równowadze między zapotrzebowaniem na energię z rozpadu ATP, a jego tlenową resyntezą. Nie występuje zwiększona kumulacja mleczanu. Reguła Ficka – Q = HR x SV (Q – pobór tlenu)25. Pobór tlenu podczas wysiłków fizycznych Wielkość VO2 wykazuje duży związek z wielkością HR – im wyższe HR tym wyższe VO2.W czasie wysiłków submax, po przeminięciu okresu deficytu tlenowego zapotrzebowanie na tlen jest równe jego pobieraniu.26. Mechanizmy fizjologiczne reakcji układu krążenia na wysiłki dynamiczne i statyczne· Zmiany aktywności unerwienia autonomicznego serca i naczyń krwionośnych oraz działanie hormonów (hamowanie aktywności układu przywspółczulnego, aktywność układu współczulnego)· Oddziaływanie mechaniczne na naczynia żylne· Czynniki miejscoweReakcje na wysiłku dynamiczne:· Wzrost pojemności minutowej serca – Q (reakcja hiperkinetyczna – zwiększenie stosunku wzrostu Q do wzrostu pobierania tlenu poprzez zwiększenie HR i SV)· Wzrost objętości wyrzutowej serca – SV (do 100-140ml; u sportowców nawet do 200ml)· Wzrost częstości skurczów serca HR· Ciśnienie tętnicze skurczowe rośnie (nawet do 200-240 mmHg), ciśnienie rozkurczowe może nieznacznie wzrosnąć, pozostać bez zmian lub nawet się obniżyć.· Zmniejszenie różnicy tętniczo-żylnej· Zmiana dystrybucji przepływu krwi (dla mózgu wartość przepływu krwi jest stała)Reakcje na wysiłki statyczne:· Utrudniony odpływ krwi żylnej z komórek mięśni pracujących przez mechaniczny ucisk.· Wzrost HR· Wzrost ciśnienia skurczowego i rozkurczowego· Wzrost objętości minutowej serca – Q27. Zmiany przystosowawcze układu oddechowego na wysiłki· Zwiększona wentylacja płuc – VE (rośnie liniowo do osiągnięcia 50-70% VO2max)· Zwiększona objętość oddechowa · zwiększona ruchomość klatki piersiowej· większa pojemność życiowa płuc (VC)· zwiększona max wentylacja dowolna - MVV· zmniejszona częstość oddechów· zwiększona głębokość oddechów· wzrost pojemności dyfuzyjnej płuc· zwiększona siła mięśni oddechowychUczucie duszności pojawia się przy ciężkich wysiłkach fizycznych. Pojawia się gdy wartość wentylacji równa jest 50% max dowolnej wentylacji (MVV).Manewr Valsalvy – nasilony wydech przy zamkniętej głośni z udziałem mięśni brzucha -> wzrost ciśnienia w klatce piersiowej i jamie brzusznej -> ucisk na naczynia żylne doprowadzające krew do serca -> mniejsza objętość wyrzutowa serca i spadek ciśnienia tętniczego krwi -> uruchomienie odruchu, który przyspiesz HR i powoduje wzrost ciśnienia. 28. Energetyka wysiłków fizycznych dynamicznych· Krótkotrwałe (rozkład fosfokreatyny – aktywowany przez gwałtowny wzrost stężenia ADP; glikoliza beztlenowa);efekty - wzrost stężenia amoniakuKinaza kreatynowa – PCr + ADP + H+ -> ATP + CrGlikolizaReakcja miokinazowa – 2ADP -> ATP + AMP· Średniej długości (rozkład glikogenu mięśniowego, procesy tlenowe, wykorzystanie substratów energetycznych wychwytywanych z krwi – glukoza, WKT, ketokwasy; procesy tlenowe nie przekraczają 10%); efekty – wzrost stężenia mleczanu w mięśniach i krwi, wzrost stężenia alaniny we krwi, przyspieszenie procesów glikogenolizy w wątrobie, spadek stężenia insuliny, wzrost uwalniania WKT z tkanki tłuszczowej do krwi przez aktywację układu współczulnego· Długotrwałe (zapotrzebowanie energetyczne mięśni pokrywane w prawie 100% przez procesy tlenowe, wysoki udział WKT w dostarczaniu energii); efekty – spadek stężenia glukozy we krwi – hipoglikemia, wzrost stężenia alaniny we krwi, wzrost uwalniania aminokwasów z wątroby, wzrost stężenia mocznika i kreatyniny29. Wysiłki statyczneEnergia z rozpadu fosfokreatyny i glikolizy beztlenowej. Ograniczony lub zahamowany dopływ O2. Zmniejszony dopływ substratów energetycznych. Uniemożliwienie odprowadzenia produktów przemiany materii. Efekty fizjologiczne – wzrost stężenia mleczanu i jonów wodorowych (rozwój kwasicy mleczanowej), spadek szybkości glikolizy, resyntezy ATP i skuteczności przenoszenia energii. 30. Regulacja neurohormonalna metabolizmu wysiłkowegoSzczególne znaczenie ma wzrost stężenia we krwi glukagonu i zmniejszenie stężenia insuliny oraz wzrost kortyzolu, hormonu wzrostu, ACTH, adrenaliny i noradrenaliny. Wzrost stężenia adrenaliny i noradrenaliny jest związany ze zwiększoną aktywnością układu adrenergicznego. Wzrost stężenia glukagonu pobudza glikogenolizę i glukoneogenezę w wątrobie, zmniejszenie stężenia insuliny pobudza te reakcje, a to wszystko przyczynia się do zwiększenia lipolizy w tkance tłuszczowej. Wzrost stężenia we krwi kortyzolu wzmacnia efekty działania hormonów lipolitycznych. 31. Energetyka pracyWspółczynnik pracy użytecznej (%) = W/E – e x 100W – praca wykonana w jednostce czasuE – ogólna ilość energii wydatkowanej w jednostce czasue – ilość energii wydatkowanej w spoczynku (spoczynkowa przemiana materii)Niski dla pracy o bardzo małej i bardzo dużej intensywności. Praca o średniej intensywności jest najbardziej wydajna. 32. Próg mleczanowy (LT) to taka intensywność wysiłku (wielkość generowanejmocy, prędkość biegu itp.), po przekroczeniu której stężenie mleczanu we krwiprzekracza poziom spoczynkowy i systematycznie wzrasta.