Fyziologie zte vodn hodina Fyziologie zte Doporuen literatura

Fyziologie zátěže úvodní hodina

Fyziologie zátěže Doporučená literatura: 1. Máček, M. , & Máčková, J. (1997). Fyziologie tělesných cvičení. Brno: Masarykova univerzita. 2. Havlíčková, L. et al. (1991). Fyziologie tělesné zátěže. Praha: Univerzita Karlova 3. Hamar, D. , & Lipková, J. (2001). Fyziológia telesných cvičení. Bratislava: Univerzita Komenského. 4. Placheta, Z. , et al. (2001). Zátěžové vyšetření a pohybová léčba. Brno: Masarykova univerzita. 5. Wilmore, J. H. , & Costill, D. L. (1994). Physiology of sport and exercise. Champaign, IL: Human Kinetics.

Pohybová zátěž Þ vyvolává změny v organismu: A) Akutní - reakce (odpověď) na jednorázovou zátěž – např. ↑ SF, ↑ DF B) Chronické - adaptace při opakování zátěži - např. ↓ SF klidové a ↓ SF při stejné zátěži Svalová činnost je spojena se zvýšením energetických nároků. - pokles ATP, zvýšení ADP (↓ATP: ADP) Resyntéza ATP: - Anaerobně (GL, GG, ADP+ADP, ADP+CP) – rychlá, malý výnos - Aerobně (O 2) – pomalejší, energeticky výnosnější

Pásma energetické krytí Anaerobní alaktátové Anaerobní laktátové Aerobní alaktátové

- s trváním pokles (? Havlíčková et al, 1991)

Podíl energetického krytí v závislosti na trvání zátěže [%] (Placheta et al. , 2001)

Při aerobní fosforylaci resyntéza ATP oxidací sacharidů (glukóza) a tuků (VMK) Reakce organismu (neurohumorálně řízené) vedoucí ke zvýšenému zásobení pracujících svalů energetickými zdroji a O 2 - zvýšení glykémi (z jaterního glykogenu) - aktivace tukových zásob (VMK)

Nárůst energetického krytí se zvyšující se intenzitou je dán: VO 2 max Anaerobní práh POZOR: Značně idealizovaný „STARÝ“ model. Aerobní práh KLID aerobně anaerobně

POZOR „Nové“ pojetí energetických zón, využití laktátu (laktátový člunek, maximální laktátový setrvalý stav), … - podrobnosti viz přednáška doc. Stejskala

Tradiční pojetí energetických zón × nové pojetí Začátek zátěže Tradiční Nové ATP-CP systém 10– 15 sekund 1– 2 sekundy Anaerobní glykolýza Aerobní krytí Vrchol kolem 40. s Začíná převažovat po několika minutách (2, 5– 5 min) Vrchol dosažen už po 5 s pak několik desítek sekund udržováno Začíná převažovat od 60– 75 s

Tradiční pojetí energetických zón × nové pojetí Trvání zátěže Tradiční Nové Trvání neovlivňuje jednotlivé zóny, rozhodující je intenzita. Pří zátěži trvající déle jak 75 sekund vždy převládá aerobní krytí (bez ohledu na intenzitu), anaerobní převládá pouze krátkodobě při zvýšení intezity. Nad anaerobním prahem dominuje anaerobní krytí Anaerobní práh × maximální laktátový setrvalý stav

Zdroje energetického krytí při zvyšující se intenzitě RQ sacharidů = 1 RQ = CO 2 1 g = 4, 1 kcal O 2 RQ tuku = 0, 7 1 g = 9, 3 kcal (Hamar & Lipková, 2001) aerobní práh anaerobní práh

Lipidy - energeticky bohatší (1 g = 9, 3 kcal) - vyžaduje více O 2 (EE = 4, 55 kcal) - využívány při dostatku O 2 (v klidu a nízké intenzitě) Sacharidy - energeticky chudší (1 g = 4, 1 kcal) - vyžaduje méně O 2 (EE = 5, 05 kcal) - využívány při nedostatku O 2 (vyšší intenzita, i anaerobně) - určité množství využíváno i v klidu

Zdroje energetického krytí při zvyšující se intenzitě RQ sacharidů = 1 1 g = 4, 1 kcal RQ tuku = 0, 7 1 g = 9, 3 kcal (Hamar & Lipková, 2001)

Schéma transportu O 2 a CO 2 (Wasserman, 1999)

Čím více O 2 dopraveno k pracujícím svalům, tím větší aerobní produkce energie (větší rychlost běhu, pozdější přechod na anaerobní krytí, déle trvající zátěž)

Schéma transportu O 2 a CO 2 (Wasserman, 1999)

Fickova rovnice: . VO 2 = Q × a-v. O 2 SV SF VO 2 – spotřeba kyslíku [ml/min] Q – minutový srdeční výdej [ml] a-v. O 2 – arterio-venózní diference kyslíku SV – systolický (tepový objem) [ml] SF – srdeční frekvence [tep/min]

a-v. O 2 – arterio-venózní diference kyslíku

a-v. O 2 – arterio-venózní diference kyslíku - rozdíl mezi obsahem kyslíku v arteriální krvi a v krvi venozní, která se vrací do srdce. - hodnota vypovídá o množství kyslíku, které je využito v periferii (pracujícími svaly) - je dána schopností svalů přijímat a využít O 2 z krve (prokrvení svalů – redistribuce krve, mitochondrie množství pracujících svalů) - v klidu 50 ml O 2 z 1 l krve - v zátěži až 170 ml O 2 z 1 l krve (100 ml krve obsahuje při plném nasycení 20 ml O 2) (1 l krve obsahuje při plném nasycení 200 ml O 2)

1 l krve obsahuje při plném nasycení 200 ml O 2 Aby bylo udrženo při zátěži: ↑DF (dechové frekvence) - z 12 -16 dechů/min až na 60 (70 i více) ↑DV (dechový objem) - z 0, 5 l až na 3 l Minutová ventilace: DF × DV - z 6 l v klidu na 150 při max. zátěži (i více)

. VO 2 = Q × a-v. O 2 klid: NETRÉNOVANÝ klid: TRÉNOVANÝ Q = SF × SV 4, 9 l = 70 tep/min × 70 ml 4, 9 l = 40 tep/min × 120 ml Při práci se zvyšuje SF i SV - ↑ Q - SV se zvyšuje až do SF 110– 120 tepů (od 180 tep/min klesá) - SF = 220 - věk

. VO 2 = Q × a-v. O 2 klid: NETRÉNOVANÝ klid: TRÉNOVANÝ Klid: Q = SF × SV 4, 9 l = 70 tep/min × 70 ml 4, 9 l = 40 tep/min × 120 ml VO 2 = 4, 9 l krve × 50 ml O 2 VO 2 = 245 ml/min Pro 70 kg člověka: 245 : 70 = 3, 5 ml O 2/kg/min (1 MET)

. VO 2 = Q × a-v. O 2 Q = SF × SV Max. zátěž: NETRÉNOVANÝ 20 l = 200 tepů × 100(130)ml Max. zátěž: TRÉNOVANÝ 35 l = 200 tepů × 175(200)ml

. VO 2 = Q × a-v. O 2 Max. zátěž: NETRÉNOVANÝ: VO 2 max= 20 l krve × 157 ml O 2 VO 2 max= 3140 ml/min Pro 70 kg člověka: 3140 : 70 = 45 ml O 2/kg/min (13 MET)

. VO 2 = Q × a-v. O 2 Max. zátěž: TRÉNOVANÝ: VO 2 max= 35 l krve × 170 ml O 2 VO 2 max= 5950 ml/min Pro 70 kg člověka: 5950 : 70 = 85 ml O 2/kg/min (25 MET)

Definition and explanation of VO 2 max - is maximum volume of oxygen that by the body can consume during intense (maximum), whole body exercise. - expressed: - in L/min - in ml/kg/min - METs 1 MET - resting O 2 consumption (3. 5 ml/kg/min) 10 METs = 35 ml/kg/min 20 METs = 70 ml/kg/min

Importance of VO 2 max Higher intensity of exercise Higher energy demands (ATP) Increase in oxygen consumption Lower VO 2 max = less energy = worse achievement

VO 2 max Maximální spotřeba kyslíku (při maximální intenzitě zatížení). - vyjadřuje aerobní kapacitu Průměrně (20 let): ženy 35 ml/kg/min muži 45 ml/kg/min Trénovaní: až 90 ml/kg/min (běh na lyžích) Klesá s věkem, nižší u žen, dědičnost

(Seliger & Bartůněk, 1978)

VO 2 max ♂ ♀

VO 2 max = Qmax × a-v. O 2 max Na zvýšení VO 2 max se podílejí: 1) Zvýšení a-v. O 2 max – podílí se na zvýšení asi jen z 20 % 2) Zvýšení Qmax – ovlivnění 70– 85 %

Schéma transportu O 2 a CO 2 (Wasserman, 1999)

Limitující faktory VO 2 max 1) Dýchací systém - není limitujícím faktorem 2) Svalový systém - je limitujícím faktorem 3) Kardiovaskulární systém - je rozhodujícím faktorem

Zdroje energetického krytí při zvyšující se intenzitě RQ sacharidů = 1 1 g = 4, 1 kcal RQ tuku = 0, 7 1 g = 9, 3 kcal (Hamar & Lipková, 2001)

VO 2 max [ml/kg/min] 45 AP 50 -60 % VO 2 max 3, 5 Intenzita zatížení (rychlost běhu, …)

AP (aerobní práh) - maximální intenzita při které přestává „výhradní“ aerobní krytí - intenzita od které se začíná zapojovat anaerobní krytí a tak vzniká laktát - hladina laktátu (2 mmol/l krve)

VO 2 max [ml/kg/min] 45 plató An. P 70 -90 % VO 2 max AP 50 -60 % VO 2 max 3, 5 Intenzita zatížení (rychlost běhu, …)

An. P (anaerobní práh) - maximální intenzita při které začíná převládat anaerobní krytí - intenzita při které dochází k narušení dynamické rovnováhy mezi tvorbou a metabolizací laktátu - hladina laktátu (4 mmol/l krve) a začíná se zvyšovat. Kolem 8 mmol/l krve nemožnost pokračovat (trénovaní až 30 mmol).

An. P (anaerobní práh) - může být odhadnut z VO 2 max: An. P = VO 2 max/3, 5 + 60 An. P = 35/3, 5 + 60 An. P = 70 %VO 2 max 1 MET 60 % of VO 2 max - AT

VO 2 max [ml/kg/min] 45 An. P 70 -90 % VO 2 max AP 50 -60 % VO 2 max 3, 5 Intenzita zatížení

laktát VO 2 max [ml/kg/min] 45 An. P 70 -90 % VO 2 max AP 50 -60 % VO 2 max 3, 5 energetický zdroj sval. vlákna L již nestačí být metabolizován – zvyšuje se ↓p. H 4 mmol/l tuky < cukry I. , II. a, II. b L je metabolizován (srdce, nepracující svaly) 2 mmol/l tuky = cukry ? 1, 1 mmol/l tuky > cukry I. , II. a I. Intenzita zatížení

Zakyselení organismu a nemožnost pokračovat dále v zátěži (Hamar & Lipková, 2001)

Intenzita při dlouhodobé aktivitě (30 minut a víc) nesmí být nad úrovní An. P. 1) 2) 3) Před započetím (předstartovní stav) - zvýšení spotřeby O 2 (emoce, podmíněné reflexy) Iniciální fáze zátěže (do 5 minut) - zvyšování spotřeby kyslíku na úroveň odpovídající intenzitě zatížení - mrtvý bod, druhý dech Setrvalý (rovnovážný)stav - požadavky pracujících svalů na dodávku O 2 jsou plněny, jsou odváděny metabolity - spotřeba O 2 se nemění - SF pohyb v rozsahu ± 4 tepy (pravý setrvalý stav)

VO 2 max [ml/kg/min] Vznik kyslíkového dluhu splácení kyslíkového dluhu An. P 3. 5 0 Př. stav Iniciální fáze 5 30 Setrvalý stav Čas [min]

VO 2 max [ml/kg/min] Pseudo setrvalý stav - nad An. P Větší kyslíkový dluh An. P 3. 5 0 Př. stav Iniciální fáze 5 30 Setrvalý stav Čas [min]

VO 2 max [ml/kg/min] menší kyslíkový dluh An. P AP 3. 5 0 30 2 Př. stav Iniciální fáze Setrvalý stav Čas [min]

- Dosáhne setrvalého stavu dříve - Dosáhne setrvalého stavu později (Hamar & Lipková, 2001)

• Kyslíkový dluh - nedostatečné zásobení pracujících svalů kyslíkem (pomalejší ↑ SF a DF). - nepoměr mezi požadavky na O 2 a jeho dodávkou vede k zapojení anaerobních mechanismů - vznik LAKTÁTU ( ↑ H+ metabolické acidóza – mrtvý bod). - při zajištění dodávky O 2 – druhý dech - po ukončení zátěže přetrvává zvýšený příjem O 2 = splácení kyslíkového dluhu

splácení kyslíkového dluhu -obnova ATP a CP -odstraňování laktátu (oxidace na pyruvát – ve svalech, srdci; resyntéza na glykogen – játra) - urychlení vyplavení laktátu ze svalů a a lepší prokrvení orgánu metabolizujících laktát mírnou intenzitou zatížení (50 % VO 2 max) -obnova myoglobinu a hemoglobinu -velká část do několika minut (do 30 minut), mírný přetrvává až 12 -24 hodin

Praktický význam VO 2 max = 70 ml/kg/min An. P = VO 2 max/3, 5 + 60 80% VO 2 max = 35 ml/kg/min 70% muž A žen

Praktický význam VO 2 max = 70 ml/kg/min VO 2 max = 70 ml/kg/min 90% 80% muž A muž B

Rozhodujícím ukazatelem aerobních schopností není maximální spotřeba kyslíku, ale anaerobní práh. VO 2 max je však podmiňující faktor anaerobního prahu.