FIZJOLOGIA WYSIŁKU FIZYCZNEGO 8

2007/08

Wysiłkowe zmiany czynności układu wydzielania wewnętrznego



W czasie wysiłku fizycznego dochodzi do zmian wydzielania wielu hormonów.



Współdziałają one z autonomicznym układem nerwowym w kontroli funkcji różnych
narządów i układów w celu zapewnienia optymalnych warunków działania mięśni i
zachowania homeostazy.

Wazopresyna (ADH)

Wpływ wysiłku fizycznego na stężenie ADH

o

W regulacji wodno-elektrolitowej podczas wysiłków fizycznych bierze udział także
hormon antydiuretyczny (ADH).

o

W czasie wysiłków fizycznych następuje proporcjonalny do intensywności wysiłku
wzrost stężenia ADH w surowicy krwi.

o

Związane jest to ze zwiększeniem ciśnienia osmotycznego płynu
zewnątrzkomórkowego oraz z nasileniem aktywności reninowej osocza.

Długotrwały trening

o

Długotrwały trening nie wpływa na stężenie ADH w surowicy krwi.

Rola



ADH współdziała z aldosteronem w utrzymaniu homeostazy wodno-elektrolitowej w
czasie nasilonych i długotrwałych wysiłków fizycznych.

Hormony przysadki



Przysadka

o

Wysiłek fizyczny → zwiększenie wydzielania hormonów przedniego płata
przysadki, m.in.

 hormonu wzrostu (GH),
 ACTH,
 hormonu tyreotropowego (TSH),
 prolaktyny (PRL),
 β-endorfiny.

o

Reakcje te wyzwalane są za pośrednictwem odpowiednich hormonów
podwzgórzowych.

o

Ich sekrecja stymulowana jest w wyniku:

 projekcji impulsów z ośrodków ruchowych lub innych struktur

mózgowych do podwzgórza

 działania mechanizmu odruchowego inicjowanego drażnieniem

receptorów obwodowych, np. ergoreceptorów w mięśniach.

Hormon wzrostu



Hormon wzrostu (GH - growth hormone) - peptydowy hormon anaboliczny,
syntetyzowany i wydzielany pulsacyjnie przez przedni płat przysadki mózgowej.

Uwalnianie GH



Pulsacyjne wydzielanie GH przez przysadkę



Kontrolowane jest przez podwzgórze za pośrednictwem:

o

Uwalniający hormon wzrostu (GHRH - growth hormone releasing hormone),
zwany także somatoliberyną.

 Stymuluje syntezę i uwalniania GH.

o

Somatostatyna (SRIF - somatotropin release inhibiting factor, hormon hamujący
uwalnianie hormonu wzrostu).

 Hamuje sekrecję GH, nie wpływając na jego syntezę.

Uwalnianie GH

Pobudzenie



GHRH



grelina



hipoglikemia



aminokwasy



dieta bogatobiałkowa



glukagon



stress, wysiłek, pirogeny



sen NREM (3,4 faza)



dopamina



α-adrenergiczne



androgeny, estrogeny

Hamowanie



Sen REM



somatostatyna



GH,



IGF-1,



kortyzol,



progesteron



glukoza,



FFA

Hormon wzrostu (GH)- działanie



Hormon wzrostu pobudza syntezę białek, zwłaszcza w mięśniach, oraz kolagenu w
tkankach łącznej, kostnej i chrzestnej.



Warunkuje liniowy wzrost ciała.



Oddziaływanie GH na metabolizm białkowy - za pośrednictwem somatomedyny, czyli
insulino-podobnego czynnika wzrostu-1 (IGF-1 - insuline-like growth factor-1).



Możliwy jest bezpośredni wpływ GH na komórki mięśniowe.

Wpływ wysiłku



Wysiłek fizyczny jest silnym bodźcem pobudzającym wydzielanie GH.



Stężenie podczas wysiłków – przekracza 10-20 x poziom spoczynkowy.



Reakcja zależy od intensywności i czasu trwania wysiłku.



Pojawia się po 5 - 10 min pracy.

Wpływ wysiłku fizycznego o typie wytrzymałościowym na stężenie GH



Wysiłek fizyczny o typie wytrzymałościowym nasila wydzielanie hormonu wzrostu przez
przysadkę mózgową.



Zjawisko to występuje w czasie wysiłku i bezpośrednio po jego zakończeniu.



Wzrost stężenia GH w surowicy wykazuje zależność od czasu trwania i intensywności
wysiłku.



Pojawia się gdy wysiłek fizyczny trwa dłużej niż 10 minut.



U osób w wieku podeszłym wzrost stężenia GH po wysiłku fizycznym jest około 4-6
razy mniejszy, niż u osób młodych.



U osób otyłych - mniejsze niż u osób szczupłych maks. powysiłkowe wartości GH.

Wpływ wysiłku fizycznego o typie siłowym na stężenie hormonu wzrostu



Wysiłek fizyczny o typie siłowym zwiększa stężenie GH w surowicy krwi.



Powysiłkowe stężenie GH zależy od intensywności wysiłku.



Wzrost stężenia GH w surowicy jest tym większy, im większy jest udział glikolizy bez
tlenowej w pokrywaniu zapotrzebowania energetycznego w czasie wysiłku.

Znaczenie zwiększenia stężenia GH w czasie wysiłku



GH współdziała w mobilizacji substratów energetycznych - nasilenie glikogenolizy i
glukoneogenezy w wątrobie oraz lipolizy w tkance tłuszczowej.

o

Działanie istotne podczas wysiłków długotrwałych, pojawia się po upływie 30 -
120 min od momentu zwiększenia stężenia hormonu we krwi.

Mechanizm odpowiedzialny za wysiłkowy wzrost wydzielania GH



Maks. wzrost stężenia GH jest bezpośrednio poprzedzony wzrostem poziomów
adrenaliny i noradrenaliny w surowicy.



Zwiększenie uwalniania GH przez przysadkę może być także wynikiem hamowania
somatostatyny przez β-endorfiny.



Uwalnianie β-endorfin do krwiobiegu rośnie znacząco w czasie wysiłku fizycznego.

Czynniki wzrostowe

IGF-1



IGF-1 syntetyzowany - przede wszystkim w wątrobie, ale także w mięśniach, kościach i
tkance tłuszczowej.



Podstawowym czynnikiem stymulującym wytwarzanie IGF-1 jest hormon wzrostu.



Na syntezę IGF-1 mają wpływ także wiek, stan odżywienia i płeć.



IGF-1 nasila syntezę DNA i białek - wykazuje działanie anaboliczne.



Zwrotnie hamuje uwalnianie GH przez przysadkę.

Wpływ wysiłku fizycznego na stężenie IGF-1 w surowicy



Spoczynkowe stężenie IGF-1 w surowicy wykazuje ścisłą korelację z wydolnością fizyczną
określoną poprzez wielkość maksymalnego poboru tlenu przez organizm.



Wysiłek fizyczny o typie wytrzymałościowym powoduje niewielkie zwiększenie stężenia
IGF-1 w surowicy w pierwszej fazie wysiłku.



Długotrwały trening o typie wytrzymałościowym

zwiększa spoczynkowy poziom IGF-1 w

surowicy.



Wysiłek fizyczny o typie siłowym

nie wpływa na poziom IGF-1 - dopiero po zastosowaniu

bardzo intensywnych ćwiczeń w długim czasie można zaobserwować wzrost.

IGF-1

- działanie



Zwiększenie wydzielania IGF-1 → mobilizacja komórek satelitarnych (macierzystych)
mięśni :

o

zwiększenie liczby jąder w komórkach mięśniowych oraz masy włókien
mięśniowych, a w konsekwencji przerost mięśni.

o

Podobny mechanizm przerostu mięśni zostaje uruchomiony w procesie
intensywnego treningu fizycznego;

 towarzyszące mu mikrourazy stanowią silny stymulator dla zwiększenia

sekrecji w mięśniach IGF-1



IGFR: receptor dla IGF związany z kinazą tyrozynową.



W mięśniach IGF występuje w dwóch izoformach.

o

L IGF-1 (liver insulin-like growth factor-1), obecna w mięśniach także w
spoczynku, wykazuje cechy IGF-1 wytwarzanego w wątrobie.

 Przechodzi ona do krwi i oddziałuje endokrynnie na swoje komórki

docelowe.

o

MGF

 Druga izoforma zidentyfikowana w pracujących mięśniach - mechaniczny

czynnikiem wzrostu (MGF - mechano-growth factor), nie przechodzi do
krwiobiegu i działa lokalnie, autokrynnie i parakrynnie.

MGF



MGF łączy się ze specyficznymi dla siebie białkami występującymi w tkance
śródmiąższowej przede wszystkim w mięśniach, w układzie nerwowym i
prawdopodobnie w kościach.



Czynnikiem aktywującym wytwarzanie MGF - napięcie wytwarzane w czasie pracy we
włóknach mięśniowych oraz stymulacja ich przez motoneurony.



MGF wpływa na zwiększenie masy mięśniowej poprzez nasilenie syntezy białek oraz
poprzez działanie ochronne na włókna mięśniowe, które zabezpiecza przed apoptozą,
regulując w ten sposób także procesy gojenia i przebudowy w mięśniach.

IL-15



Interleukina (IL-15) - inny czynnik anaboliczny mięśni szkieletowych.



Wzrost ekspresji jej genu przeciwdziała zanikowi mięśni, powodując również ich
przerost.

Miostatyna



Miostatyna należy do rodziny czynników transformujących wzrost β (Transforming
Growth Factor ß), jest określana również jako czynnik wzrostu i różnicowania (GDF-8).



Wytwarzana jest w tkance mięśniowej - jest negatywnym regulatorem masy
mięśniowej.



U pewnych ras bydła tzw „podwójnie umięśnionej”, takich jak Belgian Blue i
Piedmontese występuje naturalna mutacja genu miostatyny, która jest biologicznie
nieczynna.

Super Boy



W 2004 roku ukazało się doniesienie dotyczące 7-miesięcznego chłopca, u którego
stwierdzono znaczny przerost mięśni szkieletowych (zwłaszcza ud i ramion).



W badaniach genetycznych - występowanie mutacji genu upośledzającego funkcje
miostatyny.



W wieku 5 lat - dwukrotnie większy przerost mięśni i poziom siły niż u jego
rówieśników

Miostatyna - działanie



Miostatyna negatywnie reguluje aktywację komórek satelitarnych mięśni



Miostatyna jest syntetyzowana i wydzielana w postaci nieczynnego propeptydu i
pozostaje w komórkach mięśniowych w formie nieczynnej w połączeniu z folistatyną,
która jest naturalnym jej inhibitorem.



Wykazuje regulujący wpływ na metabolizm lipidów i regenerację mięśnia sercowego
oraz mięśni szkieletowych po urazach.



Aktywacja folistatyny prowadzi do hipertrofii mięśni

Czynnik wzrostu śródbłonka naczyń (VEGF)



Gen kodujący syntezę i wydzielanie czynnika wzrostu śródbłonka naczyń (VEGF) może
zapoczątkowywać tworzenie nowych naczyń krwionośnych (angiogenezę).



U sportowców zwiększenie sieci naczyń krwionośnych, powodujące lepsze ukrwienie i
wzrost ilości dostarczanego tlenu i innych produktów odżywczych do mięśni, serca i
płuc, może obniżać próg zmęczenia.

Prolaktyna



Stężenie prolaktyny we krwi wzrasta w czasie wysiłku.



Wzrost ten jest zwykle proporcjonalny do intensywności i czasu trwania wysiłku.



Wzrost wydzielania prolaktyny ma miejsce dopiero w czasie wysiłków powyżej progu
mleczanowego.



Wzrost stężenia prolaktyny we krwi po wysiłkach krótkotrwałych o bardzo dużej
intensywności, a także po powtarzanych wysiłkach izometrycznych pojawia się zwykle
dopiero w okresie powysiłkowym.



Wydzielanie prolaktyny jest stymulowane przez stres emocjonalny.



Z tego też względu, zwłaszcza przy wysiłkach krótkotrwałych, na zmiany indukowane
przez wysiłek mogą nakładać się zmiany powodowane przez emocje.

Peptydy opioidowe

Endogenne układy opioidowe

o

W układzie nerwowym wyróżnia się trzy odrębne rodziny endogennych
peptydów opioidowych.

o

Prekursory peptydów opioidowych: proopiomelanokortyna (POMC – 265
aminokwasów), proekefalina (PENK – 263 aminokwasy), prodynorfina (PDYN –
256 aminokwasów), kodowane są przez trzy niezależne geny o zbliżonej
budowie.

o

Od swoich prekursorów noszą one nazwy systemów:

 proopiomelanokortynowego;
 proenkefalinowego;
 prodynorfinowego.

Wpływ wysiłku fizycznego na stężenia peptydów opioidowych we krwi



Wysiłek fizyczny o intensywności przekraczającej 50% pułapu tlenowego powoduje
wzrost stężenia peptydów opioidowych w surowicy krwi.



Wzrost ten jest proporcjonalny do czasu trwania oraz intensywności wysiłku i
utrzymuje się w okresie równowagi czynnościowej podczas wysiłków
submaksymalnych.



W czasie wysiłków o intensywności powyżej progu mleczanowego, wzrost stężenia
peptydów opioidowychwykazuje korelację ze stężeniem mleczanów we krwi.



U osób wytrenowanych wzrost stężenia peptydów opioidowych w surowicy pod
wpływem wysiłku fizycznego jest mniejszy niż u osób niewytrenowanych.

Androgeny



Męskie hormony płciowe (androgeny:

o

dehydroepiandrosteron (DHEA),

o

siarczan dehydroepiandrosteronu (DHEAS),

o

androstendion

o

testosteron



Androgeny wytwarzane są w niewielkich ilościach przez korę nadnerczy zarówno u
kobiet, jak i u mężczyzn.



Czynnikiem pobudzającym korę nadnerczy do ich wytwarzania jest hormon
adrenokortykotropowy (ACTH - syntetyzowany i uwalniany przez przysadkę pod
wpływem podwzgórzowego hormonu uwalniającego hormon adrenokortykotropowy
(CRH).

Działanie androgenów



Odpowiadają za:

o

spermatogenezę

o

rozwój trzeciorzędowych cech płciowych u mężczyzn.

o

pobudzają proliferację komórek,

o

dojrzewanie tkanek

o

biosyntezę białka, przez co wykazują silne działanie anaboliczne, szczególnie w
stosunku do tkanki mięśniowej,

o

w okresie dojrzewania stymulują one pionowy wzrost ciała i przyrost masy
mięśniowej.

o

Testosteron, którego źródłem są u mężczyzn komórki śródmiąższowe jąder,
tzw. komórki Leydiga, jest odpowiedzialny za libido oraz hamuje oś hormonalną
podwzgórze-przysadka-gonady.

o

U kobiet wydzielane przez korę nadnerczy przez całe życie - warunkach
fizjologicznych odgrywają one niewielką rolę.

Testosteron



Testosteron - ważna rola w kształtowaniu zdolności do wysiłków anaerobowych i
rozwoju siły mięśniowej dzięki działaniu anabolicznemu.



Wyrazem tego wpływu jest wyraźne wzmożenie siły mięśniowej u chłopców w okresie
dojrzewania płciowego.

Hormony płciowe



W czasie wysiłku zwiększa się stężenie testosteronu we krwi oraz żeńskich hormonów
płciowych.



Zmiany te są krótkotrwałe i zależą głównie od zmniejszenia tempa rozkładu tych
hormonów w wątrobie na skutek upośledzenia przepływu krwi.



W okresie nasilonej aktywności ruchowej, np. podczas intensywnego treningu
sportowego, dochodzi do zmniejszenia podstawowego wydzielania testosteronu i
żeńskich hormonów płciowych.



U kobiet intensywnie trenujących dochodzi często do zaburzeń cyklu menstruacyjnego
lub nawet wtórnego braku miesiączki.



Zmiany te są odwracalne.

Wpływ wysiłku fizycznego o typie wytrzymałościowym na stężenie testosteronu



Wysiłek fizyczny o typie wytrzymałościowym powoduje zwiększenie stężenia
testosteronu w surowicy krwi u kobiet.



Wzrost ten wykazuje liniową zależność od intensywności i czasu trwania wysiłku
fizycznego, a powrót do wartości spoczynkowych następuje w ciągu kilku godzin po
jego zakończeniu.



Wzrost stężenia testosteronu po wysiłku wytrzymałościowym obserwuje się także u
mężczyzn.

o

Jest on przede wszystkim wynikiem osłabienia metabolizmu testosteronu w
wątrobie, spowodowanego zmniejszeniem przepływu przez nią krwi podczas
wysiłków fizycznych.



Trening o typie wytrzymałościowym może powodować obniżenie spoczynkowego
stężenia testosteronu we krwi zarówno u mężczyzn, jak i u kobiet.

Wpływ wysiłku fizycznego o typie siłowym na stężenie testosteronu



Nie stwierdzono wpływu krótkotrwałych wysiłków fizycznych o typie siłowym na stężenie
testosteronu w surowicy krwi u kobiet.



U mężczyzn wykazano zmniejszenie się stężenia testosteronu po wysiłku fizycznym o
typie siłowym.

o

Jest to skutkiem jednoczesnego obniżenia się stężenia hormonu luteinizujęcego
(LH) w surowicy, który jest podstawowym stymulatorem wytwarzania
testosteronu przez komórki Leydiga w jądrach.

Hormony kory nadnerczy



Hormony kory nadnerczy są pochodnymi cholesterolu.



Do krwi z kory nadnerczy w ilościach fizjologicznych są wydzielane:

o

mineralokortykoidy - aldosteron,

o

glikokortykoidy - kortyzol i kortykosteron oraz

o

androgeny dehydroepiandrosteron (DHEA) i androstendion.



Nadnercza wydzielają również małe ilości estrogenu.

Regulacja wydzielania glikokortykoidów



Zarówno podstawowe wydzielanie glikokortykoidów, jak i zwiększone po wpływem
stressu zależy od uwalniania ACTH wydzielanego z przedniego płata przysadki.



Rytm dobowy - ACTH wydzielany jest w ciągu dnia w postaci nieregularnych wyrzutów, w
zależności, od których zmniejsza się i zwiększa wydzielanie glikokortykoidów.

o

Najwyższy poziom glikokortykoidów występuje wczesnym rankiem, a najniższe
wieczorem.



Zwiększenie uwalniania ACTH w stanach stressowych wywołane jest przez uwalnianie z
podwzgórza CRH.

Działanie glikokortykoidów



Różnorodne działania glikokortykoidów są wyzwalane po związaniu ich z odpowiednimi
receptorami, co pobudza transkrypcję określonych odcinków DNA za pośrednictwem
odpowiedniego mRNA syntezy enzymów.

o

Metaboliczne

 Działanie permisywne dla amin katecholowych:

· wytwarzanie energii cieplnej
· lipolityczne
· reaktywność naczyń krwionośnych i oskrzeli

o

Wpływ na gospodarkę wodną - pobudza filtrację kłębuszkowa

o

Obniża poziom GH, TSH, podwyższa poziom glukagonu

o

Wpływ na elementy morfotyczne krwi. Hamowanie IL-2, hamowanie proliferacji
limfocytów, zmniesza masę węzłów chłonnych, grasicy

o

Hamowanie reakcji zapalnej i reakcji alergicznej

 hamowanie aktywności fibroplastów, obrzęku
 hamowanie fosfolipazy A2
 hamowanie uwalnianie IL-1 (endogennego pirogenu) z granulocytów
 hamowanie uwalniania histaminy

Wpływ wysiłku fizycznego o typie wytrzymałościowym na stężenie kortyzolu



Wysiłek fizyczny o typie wytrzymałościowym powoduje wzrost stężenia kortyzolu w
surowicy krwi zarówno u kobiet, jak i u mężczyzn.

o

Wzrost ten zależy od intensywności i czasu trwania wysiłku, a u mężczyzn
wykazano dodatkowo zależność tego zjawiska od pory dnia.



Długotrwały trening wytrzymałościowy nie wywołuje dużych zmian w stężeniu
spoczynkowym kortyzolu w surowicy krwi u kobiet i u mężczyzn.



Kortyzol jest hormonem stresowym. - wzrost jego stężenia może zatem sugerować
„przetrenowanie" lub pobudzenie emocjonalne towarzyszące zawodom sportowym.

o

Wzrost stężenia kortyzolu w wyniku „przetrenowania" występuje częściej u
kobiet, niż u mężczyzn.

Wpływ wysiłku fizycznego o typie siłowym na stężenie kortyzolu



Nasilony wysiłek fizyczny o typie siłowym powoduje niewielki wzrost stężenia kortyzolu
we krwi zarówno u mężczyzn, jak i u kobiet.

Wpływ wysiłku fizycznego na stężenie ACTH w surowicy krwi



Wysiłek fizyczny powoduje wzrost stężenia ACTH w surowicy

o

Wzrost ten zależy zarówno od intensywności, jak i czasu trwania wysiłku.



Długotrwały trening nie wpływa na spoczynkowe stężenie ACTH w surowicy, ale
zmniejsza jego uwalnianie w odpowiedzi na jednorazowy wysiłek.



Rola zwiększonego stężenia ACTH podczas wysiłku polega na stymulacji kory nadnerczy
do wytwarzania glikokortykosteroidów.

Leptyna



Podstawowym źródłem leptyny są komórki tłuszczowe (adipocyty).

o

Niewielkie ilości leptyny stwierdza się także w tkance mięśniowej, żołądku,
gruczole sutkowym, łożysku i mózgu.

o

Stężenie leptyny w osoczu krwi wykazuje ścisłą korelację z ilością tkanki
tłuszczowej w organizmie oraz wielkością adypocytów.



Leptyna należy do nadrodziny cytokin, do której zalicza się także erytropoetyna,
hormon wzrostu, interleukiny, i prolaktyna.

o

Również receptory, za których pośrednictwem leptyna oddziałuje na swoje
narządy docelowe, należą do tej samej rodziny co receptory dla interleukiny-6 i
erytropoetyny.

Działanie leptyny



Podstawowe oddziaływanie leptyny obejmuje regulację apetytu i równowagi
energetycznej ustroju.



Podstawowym narządem docelowym dla leptyny jest podwzgórze.



Reguluje ona tutaj syntezę dwóch przeciwstawnych grup neuropeptydów: zmniejsza
ekspresję neuropeptydów o działaniu orektycznym i nasila ekspresję neuropeptydów o
działaniu anorektycznym.



Za pośrednictwem podwzgórza, leptyna wpływa na funkcjonowanie przysadki,
nadnerczy i gruczołu tarczowego.



Bierze udział w regulacji gospodarki węglowodanowej, lipidowej i wydzielania insuliny
przez komórki trzustki.



Leptyna wywiera także wpływ na czynniki związane z dojrzewaniem płciowym i
reprodukcją.

Ekspresja leptyny

Pobudzają:

o

glikokortykoidy,

o

insulina,

o

dieta bogatotłuszczowa,

o

wzrost masy ciała,

o

czynnik martwicy nowotworu-a (TNF-a - tumor necrosis factor-a),

o

interleukina -1 (IL-1)

o

endotoksyny bakteryjne

Hamują

o

Katecholaminy, pobudzenie układu współczulnego

o

testosteron

o

głodówka

o

Leptyna

Wpływ jednorazowego wysiłku fizycznego na stężenie leptyny w surowicy krwi



Wysiłek fizyczny o typie wytrzymałościowym, trwający poniżej 60 minut, nie wywiera
wpływu na wytwarzanie leptyny, niezależnie od swojej intensywności.



W przypadku wysiłków fizycznych o typie wytrzymałościowym, trwających powyżej 60
minut, obserwuje się zmniejszenie stężenia leptyny w surowicy krwi około 1-2 i 48 godzin
po wysiłku.

Hormony wydzielane przez trzustkę



Hormony trzustkowe

o

Insulina (B)

o

Glukgon (A)

o

Somatostatyna (D)

o

Polipetyd trzustkowy (F lub PP)

Głównymi funkcjami hormonów trzustkowych są:

o

zapewnienie magazynowania przyjmowanego pożywienia w formie glikogenu i
tłuszczu (insulina)

o

mobilizacja rezerw energetycznych podczas głodu lub w czasie pracy, sytuacji
stresowych (glukagon, też adrenalina)

o

utrzymywanie przy tym stężenia cukru we krwi na możliwie stałym poziomie

o

stymulacja wzrostu.

o

Regulacja wydzielania insuliny

Insulina



Hormon o budowie polipeptydowej

o

- składający się z dwóch łańcuchów peptydowych połączonych mostkami
dwusiarczkowymi, produkowany w postaci proinsuliny przez komórki B wysepek
Langerhansa w trzustce.

o

Insulina przyspiesza tempo przenikania glukozy z krwi do niektórych komórek
(przede wszystkim do komórek mięśni szkieletowych) przekształcania jej w
glukozo-6-fosforan

o

→ powoduje obniżenie stężenia glukozy we krwi, zwiększenie zapasu glikogenu w
wątrobie mięśniach oraz wzmożenie spalania glukozy.

Stymulatory



Glukoza,



Mannoza,



Aminokwasy (szczególnie arginina),



Glukagon,



Hormony jelitowe (GLP-1, GIP, sekretyna)

 

-ketokwasy,



Nerw błędny, acetylocholina,



Pobudzenie receptorów -adrenergicznych

Inhibitory



Somatostatyna,



Insulina,



Pobudzenie receptorów a-adrenergicznych,



Utrata jonów K

+

Kierunki działania insuliny
Tkanka tłuszczowa



zwiększony transport glukozy do wnętrza komórki,



zwiększony transport aminokwasów do wnętrza komórki,



zwiększona synteza fosforanów glicerolu



zwiększone odkładanie trójglicerydów



aktywacja lipazy lipoproteinowej



hamowanie lipazy wrażliwej na hormony



zwiększony wychwyt jonów K

+

Mięśnie



zwiększony transport glukozy do wnętrza komórki,



zwiększona synteza glikogenu,



zwiększony wychwyt aminokwasów,



stymulacja syntezy białka,



hamowanie rozpadu białka,



zmniejszenie uwalniania enzymów glukoneogenicznych,



zwiększony wychwyt ketonów,



zwiększony wychwyt jonów K

+

Wątroba



zmniejszenie ketogenezy,



zwiększenie syntezy białka,



zwiększenie syntezy lipidów,



zmniejszenie wyrzutu glukozy ze względu na zmniejszenie glukoneogenezy i zwiększenie
syntezy glikogenu

Ogólnoustrojowe



Pobudzenie procesów wzrostowych w komórce

Glukagon

Uwalnianie glukagonu –

Stymulacja



Hipoglikemia



Aminokwasy (szczególnie glukogenne)



CCK, gastryna



Glikokortykoidy



Pobudzenie receptorów b adrenergicznych



Acetylocholina



Wysiłek fizyczny, infekcje, inne stresy

Hamowanie



Glukoza



FFA



Ketony



Somatostatyna



Sekretyna



Insulina (przez GABA działający na GABA

A

receptory



Pobudzenie receptorów a-adrenergicznych

Działanie



Glukagon wywiera działanie:

o

glikogenolityczne,

o

glukoneogeniczne,

o

lipolityczne

o

ketogenne



Glukagon nie wywołuje glikogenolizy w mięśniach.



Zwiększa on glukoneogenezę z dostępnych aminokwasów w wątrobie i zwiększa
przemianę materii oraz tworzenie ciał ketonowych.



Jego działanie lipolityczne prowadzi z kolei do zwiększonej ketogenezy.



Działanie glukagonu związane z wytwarzaniem ciepła, prawdopodobnie spowodowane
jest zwiększeniem dezaminacji aminokwasów w wątrobie.



Glukagon ma także działanie dodatnie inotropowe, podwyższa też pozIom GH,
somatostatyny, insuliny we krwi.

Wpływ wysiłku fizycznego na stężenie insuliny w surowicy krwi



W czasie wysiłku fizycznego dochodzi do obniżenia się stężenia insuliny w surowicy krwi.

o

Jest ono zależne od czasu trwania i intensywności wysiłku.

o

Obniżenie się stężenia insuliny ma związek przede wszystkim ze zmniejszeniem
jej wytwarzania w trzustce.

o

Występujące w czasie wysiłku fizycznego pobudzenie układu współczulnego
prowadzi do zahamowania wytwarzania insuliny (działanie przez receptory α-
adrenergiczne).



Bezpośrednio po zakończeniu wysiłku fizycznego stężenie insuliny w surowicy podnosi
się, przy czym efekt ten nie wydaje się zależeć od układu współczulnego.

Wpływ wysiłku fizycznego na stężenie glukagonu w surowicy krwi



Wysiłek fizyczny powoduje wzrost stężenia glukagonu w surowicy krwi.

o

Bezpośrednią przyczyną tego zjawiska jest rozwijająca się hipoglikemia, a także
stymulacja β-receptorów adrenergicznych.



Zmiany wydzielania insuliny i glukagonu mają ważne znaczenie w zapobieganiu
hipoglikemii wysiłkowej w czasie długotrwałych wysiłków.

o

Zmniejszenie sekrecji insuliny przyczynia się też do mobilizacji FFA z tkanki
tłuszczowej.

o

Podczas wysiłku zwiększa się wrażliwość mięśni na działanie insuliny.

o

Stan ten po długotrwałym wysiłku utrzymuje się przez 2-3 dni.

o

Aktywność ruchowa jest ważnym czynnikiem kształtującym tolerancję
węglowodanów.

Wazoaktywny peptyd jelitowy (VIP), sekretyna i peptyd trzustkowy (PP)



Stężenia we krwi VIP, sekretyny i PP u ludzi podczas długotrwałego wysiłku fizycznego
znacznie zwiększają się.

o

Mechanizm pobudzający wydzielanie tych hormonów ani rola, jaką spełniają
one podczas wysiłku, nie są poznane.

o

Można przypuszczać, że zmiany ich stężenia we krwi wpływają na wydzielanie
insuliny i glukagonu przez komórki wysp trzustkowych.

o

VIP działa również bezpośrednio pobudza­jąco na glikogenolizę i
glukoneogenezę w wątrobie.

 Hormon ten może więc współdziałać z innymi czynnikami kontroli w

mobilizacji i wytwarzaniu glukozy podczas długotrwałego wysiłku.

Układ współczulno-nadnerczowy



W czasie wysiłku zwiększa się stężenie noradrenaliny we krwi, głównie z powodu
zwiększonego uwalniania jej z zakończeń nerwów współczulnych i adrenaliny
wydzielanej przez rdzeń nadnerczy.

o

Stężenie amin katecholowych wykazuje zależność od intensywności pracy.

o

W czasie długotrwałej pracy o stałej intensywności aktywność układu
współczulno-nadnerczowego i stężenie amin katecholowych wykazują
stopniowe zwiększanie się zgodnie z wydłużaniem się czasu trwania wysiłku.

Aminy katecholowe



Zależność stężenia katecholamin od intensywności wysiłku ma przebieg podobny do
zmian stężenia mleczanów w czasie wysiłku.

o

Można wyznaczyć wielkość obciążenia, przy którym stężenie katecholamin
gwałtownie wzrasta.

o

Obciążenie to wyznacza próg katecholaminowy, który w zasadzie pokrywa się z
progiem mleczanowym.



Aktywacja układu współczulno-nadnerczowego odgrywa podstawową rolę w kontroli
czynności układu krążenia i metabolizmu wysiłkowego.



Układ ten wywiera także wpływ na syntezę lub wydzielanie innych hormonów, np.
insuliny, glukagonu i angiotensyny.



W czasie wysiłku fizycznego aminy katecholowe odgrywają kluczową rolę w adaptacji
układu krążenia do wysiłku fizycznego oraz wybitnie wspomagają zabezpieczenie
właściwego poziomu substratów energetycznych, dostarczenie ich do pracujących mięśni
oraz wykorzystanie w procesach biochemicznych.

Mechanizmy aktywacji układu adrenergicznego



Bezpośredniego pobudzenie struktur podkorowych mózgu przez impulsy płynące z
ośrodków ruchowych.



Odruchy z chemoreceptorów (zmiany prężności CO

2

we krwi, pH i in.)



Odruchy z receptorów metabolicznych mięśni



Wysiłek fizyczny u osób wytrenowanych powoduje mniejszy niż u niewytrenowanych
wzrost stężenia katecholamin.

o

Jest to spowodowane przesunięciem w wyniku treningu progu mleczanowego
w kierunku większych obciążeń.



W czasie wysiłków długotrwałych i intensywnych, aktywacja układu współczulnego
wydaje się być zależna od stężenia glukozy we krwi i wyczerpywania się zasobów
glikogenu.

Układ renina-angiotensyna-aldosteron (RAA)

Angiotensyna II

Wpływ wysiłku fizycznego na układ renina-angiotensyna-aldosteron



Aktywność reninowa osocza zwiększa się wprost proporcjonalnie do intensywności
wysiłku fizycznego i może osiągać wartości nawet 5 razy większe od wartości
spoczynkowych.



Podstawowym czynnikiem nasilającym aktywność reninowa w surowicy jest
pobudzenie układu współczulnego i zwiększenie stężenia katecholamin we krwi.

o

Pewną rolę odgrywa także utrata z potem jonów Na

+

i wody oraz zmniejszenie

perfuzji nerek w wyniku przemieszczenia się krwi do pracujących mięśni.

Aldosteron



Stężenie aldosteronu we krwi zwiększa się wraz ze wzrostem intensywności i czasem
trwania wysiłku, ale nie jest to zależność prostoliniowa.

Czynniki odpowiedzialne za wzrost stężenia aldosteronu:

o

aktywacja układu R-A-A,

o

utrata jonów Na

+

z potem i wzrostu stężenia jonów K+ w wyniku uwalniania ich

z pracujących mięśni,

o

wzrost stężenia ACTH (niewielkie znaczenie)

Wpływ wysiłku fizycznego na układ renina-angiotensyna-aldosteron



Stężenie hormonów układu R-A-A po jednorazowym wysiłku fizycznym normalizuje się w
czasie od 3 do 6 godzin po zakończeniu wysiłku.



Długotrwały trening nie wpływa na zmianę stężenia aldosteronu we krwi.



Zmiany w układzie renina-angiotensyna-aldosteron mają istotne znaczenie w procesie
adaptacji organizmu do wysiłku fizycznego.

Przedsionkowe peptydy natriuretyczne (ANP)



Przedsionkowe peptydy natriuretyczne uwalniane są z miocytów prawego przedsionka
serca pod wpływem jego rozciągania, np. w wyniku zwiększonego powroty żylnego, do
którego dochodzi podczas nasilonej pracy mięśniowej.



ANP zwiększa diurezę oraz wydalanie sodu przez nerki, między innymi w wyniku
zmniejszenia uwalniania aldosteronu.



ANP powoduje ponadto rozszerzenie naczyń krwionośnych, głównie tętniczek
doprowadzających nerek oraz dużych żył, co powoduje zmniejszenie powrotu żylnego.



Wpływ wysiłku fizycznego na stężenie ANP w surowicy krwi



Wysiłek fizyczny powoduje zależny od czasu jego trwania wzrost stężenia ANP w
surowicy krwi.

Hormony tarczycy



Tarczyca składa się z kulistych pęcherzyków (średnica 50-500 um), których komórki
wytwarzają hormony tarczycy tyroksynę (T4; prohormon) i trójjodotyroninę (T3;
aktywny hormon).



Oprócz tego w tzw. komórkach okołopęcherzykowych lub komórkach C tarczycy
wytwarzana jest kalcytonina.



T3 i T4 gromadzone są w koloidzie pęcherzyka.

Efekty działania



T3 i T4 wnikają do komórki docelowej, nie wymagają obecności swoistych receptorów.



Miejscem wewnątrzkomórkowego wychwytu T3) jest DNA jądra komórkowego (wpływ
na transkrypcję).



Wpływy na mitochondria są wtórne.



T3 ogólnie zwiększa zużycie O

2

z nasilonym obrotem energetycznym i zwiększa tym

samym produkcję ciepła.



W niedoczynności tarczycy np. insulina, glukagon, GH i adrenalina tracą swój efekt
pobudzania metabolizmu, zaś w nadczynności wzrasta wrażliwość na adrenalinę T3
zwiększa prawdopodobnie zagęszczenie receptorów.

Wpływ wysiłku fizycznego na stężenie hormonów tarczycy



Intensywny wysiłek fizyczny powoduje wzrost stężenia TSH w surowicy w stopniu
proporcjonalnym do intensywności wysiłku.



Nie obserwuje się jednak równoczesnego wyraźnego wzrostu stężenia hormonów
tarczycy.



W czasie wysiłków długotrwałych i podczas treningu obserwuje się wzrost obrotu
tyroksyny, a więc nasilenie jej uwalniania, ale także metabolizmu.

Regulacja metabolizmu weglowodanów podczas wysiłku



Uwalnianie glukagonu ↑prowadząc do zwiększenia glikogenolizy w wątrobie.



Aminy katecholowe ↑ prowadząc do dalszego wzrostu glikogenolizy.



Kortyzol ↑ prowadząc do zwiekszonego katabolizmu białek dla późniejszej
glukoneogenezy.



GH (hormon wzrostu) ↑ mobilizuje FFA (wolne kwasy tłuszczowe).



Wzrostowi intensywności wysiłku towarzyszy wzrost uwalniania katecholamin
(glikogenoliza).



Uwalnianie glukozy jest ściśle związane z zapotrzebowaniem mięśni.



Kiedy zapasy glukozy ulegną wyczerpaniu dochodzi do gwałtownego wzrostu kortyzolu
i glukagonu (glukoneogeneza).



Transport glukozy do wnetrza komórek zależy od insuliny



Wysiłek zwiększa wiązanie insuliny z jej receptorami w mięśniach szkieletowych



Zwiększenie wrażliwości receptorów na insulinę wystepuje po 4 tygodniach wysiłku.

Regulacja metabolizmu lipidów podczas wysiłku



Niski poziom glukozy → uwalnianie katecholamin → mobilizacja FFA



Trójglicerydy są przekształcane do FFA przez lipazę aktywowaną przez:

o

Kortyzol

o

Katecholaminy

o

GH

o

Cytokiny

Cytokiny



Cytokiny to grupa wielu różnorodnych cząsteczek białkowych o krótkim okresie
półtrwania, które są mediatorami reakcji zapalnych, immunologicznych, i które
regulują krwiotworzenie oraz biorą udział w gojeniu tkanek.

Wpływ wysiłku fizycznego na wytwarzanie cytokin

Cytokiny prozapalne

Interleukina - 1 (IL-1)



IL-1 wytwarzana jest przez monocyty i makrofagi, ale także przez keratyno-cyty,
chondrocyty, komórki Langerhansa, śródbłonka, glejowe i w niewielkich ilościach przez
limfocyty T i B.



Jest cytokiną wybitnie prozapalną.

Działanie Il-1



Wpływa na makrofagi stymulując je do wytwarzania interleukiny - 6 (IL-6), czynnika
martwicy nowotworu - α (TNF- α), a także autokrynnie wzmaga własne wytwarzanie.



Stymuluje limfocyty T do produkcji interleukiny - 2 (IL-2) oraz innych cytokin, w tym
interferonu - γ (INF- γ )



Stymuluje limfocyty B, nasilając ich proliferację i wytwarzanie przeciwciał. IL-1



Indukuje syntezę kolagenazy, enzymu uczestniczącego w procesie przebudowy tkanki
łącznej,



Indukuje syntezę enzymów biorących udział w wytwarzaniu mediatorów reakcji
zapalnej.



Wpływa na systemową reakcję zapalną indukując wytwarzanie białek ostrej fazy w
wątrobie,



Działa na OUN - odpowiada za objawy ogólne zapalenia w postaci gorączki, senności i
braku apetytu.



Działa na na przysadkę powodując uwalnianie ACTH, przez co pośrednio hamuje
własne wytwarzanie, ponieważ powstające pod wpływem ACTH glikokortykoidy
zmniejszają syntezę cytokin prozapalnych.



Może działać jak czynnik wzrostu na keratynocyty, fibroblasty, miocyty, a także na
niektóre komórki nowotworowe.

Wpływ wysiłku fizycznego na wytwarzanie IL-1



Wysiłek fizyczny powoduje około 2-krotny wzrost poziomu IL-1 w surowicy, który
utrzymuje się od kilku do 24 godzin po zakończeniu wysiłku fizycznego.



Jednocześnie ze wzrostem poziomu IL-1 dochodzi do podniesienia się stężenia w
surowicy inhibitora tej cytokiny - IL-1ra (interleukine 1 receptor antagonist -
antagonista receptora dla interleukiny 1).



Biologiczne efekty zwiększonego poziomu IL-1 są więc wypadkową oddziaływania
samej cytokiny i jej antagonisty.

Interleukina - 2 (IL-2)



IL-2 jest wytwarzana przez limfocyty T.

Podstawową funkcje IL-2:



nasilenie proliferacji i różnicowania limfocytów T w kierunku limfocytów T
cytotoksycznych;



wpływ na pobudzone limfocyty B, nasilając wytwarzanie przeciwciał;



wpływ na pobudzone komórki NK i na makrofagi.



Poprzez oddziaływanie na pobudzone limfocyty T, IL-2 wykazuje silne działanie
prozapalne.

Wpływ wysiłku fizycznego na wytwarzanie IL-2



W większości badań stwierdzano zmniejszenie wytwarzania IL-2 przez stymulowane
limfocyty T.



Istnieją doniesienia, że w wyniku wysiłku dochodzi do zwiększenia ekspresji
receptorów dla IL-2 na powierzchni limfocytów.

Czynnik martwicy nowotworu - α (TNF- α - tumor necrosis factor- α)



TNF-α jest wytwarzany przede wszystkim w monocytach oraz limfocytach krwi.



Wpływa na prawie wszystkie komórki organizmu.



Jest cytokiną prozapalną, a efekty jego działania na komórki efektorowe są podobne
do tych, jakie wywiera IL-1.



TNF-α nasila gromadzenie się leukocytów w miejscu zapalenia.



Jest silnym pyrogenem.



Odpowiada także za zjawisko kacheksji, czyli wyniszczenia organizmu w przewlekłych
zapaleniach i chorobach nowotworowych.

Wpływ wysiłku fizycznego na wytwarzanie TNF- α



Dane dotyczące wpływu wysiłku fizycznego na poziom TNF-a w surowicy są niespójne.



Zaobserwowano także zmianę stężenia TNF-a w surowicy na skutek wysiłku fizycznego
przeprowadzonego w niskiej temperaturze.

Interferony



Interferony to cytokiny uwalniane przez komórki w odpowiedzi na zakażenie
wirusowe.



Wyróżnia się cztery rodzaje interferonów: α, β, ω i γ.

o

Interferony α, β i ω wytwarzane są przez leukocyty lub fibroblasty, natomiast
interferon γ przez limfocyty, głównie Th1.



Podstawową funkcją interferonów jest hamowanie proliferacji komórek, w tym
nowotworowych i zakażonych wirusem.

o

Działanie to jest efektem zarówno bezpośredniego, jak i pośredniego
oddziaływania na te komórki przez aktywowanie limfocytów T cytotoksycznych
i komórek NK.

o

Interferony działają także prozapalnie, głównie poprzez stymulację makrofagów
do wytwarzania innych cytokin prozapalnych i nasilenie procesu fagocytozy.



Wpływ wysiłku fizycznego na wytwarzanie interferonów

o

Nie ma jednoznacznych danych na temat wpływu wysiłku fizycznego na
wytwarzania INF

Interleukina - 6 (IL-6)



IL-6 jest jednym z podstawowych czynników regulujących reakcję zapalną.



Wykazuje ona działanie zarówno pro-, jak i przeciwzapalne.



Wytwarzana jest przez monocyty i makrofagi, ale także przez limfocyty T i B oraz inne
komórki, takie jak fibroblasty, komórki śródbłonka, keratynocyty, chondriocyty,
komórki tkanki tłuszczowej.



Podstawowym czynnikiem indukującym jej wytwarzanie jest IL-1 oraz interferony,
TNF-α, lipopolisacharydy ścian bakteryjnych i wirusy.

IL-6

działanie



hamuje zwrotnie wytwarzanie prozapalnych cytokin, IL-1 i TNF-α, a także zwiększa
poziom antagonisty dla receptora IL-1 (IL-1 Ra),



zwiększa poziom białka wiążącego TNF-α (TNF-BP)



nasila produkcję kortykosteroidów.



W ten sposób częściowo działa ona przeciwzapalnie.



IL-6 ma wpływ na limfocyty B nasilając ich różnicowanie i wytwarzanie przeciwciał, a
także na limfocyty T, stymulując ich transformację w kierunku limfocytów T
cytotoksycznych.



IL-6 jest jednym z najsilniejszych mediatorów reakcji ostrej fazy

Wpływ wysiłku fizycznego na wytwarzanie IL-6



Wysiłek fizyczny zwiększa poziom IL-6 w surowicy w stopniu znacznie większym niż
inne cytokiny.



Po biegu maratońskim może dojść nawet do 100-krotnego wzrostu poziomu tej
cytokiny w surowicy.



W czasie wysiłków o mniejszej intensywności obserwowano około 20-krotny wzrost
poziomu IL-6 w porównaniu z wartościami spoczynkowymi.



W większości przypadków wzrost poziomu IL-6 po wysiłku fizycznym utrzymywał się 24
do 48 godzin po zakończeniu wysiłku fizycznego.



Wydaje się, że jest ona wytwarzana miejscowo w mięśniach - skurcz mięśnia jest
odpowiedzialny za indukowanie wytwarzania IL-6 przez same komórki mięśniowe, nie
można jednak wykluczyć współudziału uszkodzenia mięśni w stymulacji wytwarzania

Cytokiny przeciwzapalne

Interleukina - 4 (IL-4)



Interleukina - 4 wytwarzana jest przede wszystkim przez limfocyty Th.



Pobudza proliferację limfocytów B i wytwarzanie przeciwciał.



IL-4 wpływa hamująco na limfocyty Th1, osłabiając odpowiedź immunologiczną typu
komórkowego.



Zmniejszena wytwarzanie prozapalnej IL-1 oraz nasila wytwarzania antagonisty
receptora dla IL-1 (IL-1 Ra).



IL-4 hamuje aktywność makrofagów.

Wpływ wysiłku fizycznego na wytwarzanie IL-4



Wysiłek fizyczny nie wywiera wpływu na poziom osoczowy interleukiny-4 ani na ilość
mRNA dla IL-4 w komórkach jednojądrzastych krwi.

Interleukina -10 (IL-10)



IL-10 wytwarzana jest głównie przez limfocyty Th2, a w mniejszych ilościach przez
makrofagi.



Działa silnie przeciwzapalnie.



Razem z IL-4 osłabia odpowiedź immunologiczną typu komórkowego, działając
hamująco na limfocyty Th1.



IL-10 zmniejsza wytwarzanie IL-1, TNF-a i innych cytokin prozapalnych.



Hamuje czynność makrofagów, nasila produkcję antagonisty receptora dla IL-1.



Ilość IL-10 rośnie wyraźnie w stanach zapalnych będących następstwem urazu
mechanicznego.

Wpływ wysiłku fizycznego na wytwarzanie IL-10



Poziom IL-10 zwiększa się po wysiłku fizycznym typu ekscentrycznego, który prowadzi
do uszkodzenia włókien mięśniowych - stwierdzano nawet 27-krotny wzrost poziomu
tej cytokiny po wysiłku fizycznym.

Pytania

1. Rola czynników wzrostowych w procesach adaptacyjnych organizmu związanych z

wysiłkiem.

2. Regulacja metabolizmu weglowodanów i tłuszczów podczas wysiłku.
3. Rola amin katecholowych w adaptacji organizmu do wysiłku fizycznego.
4. Hormonalna regulacja gospodarki wodno elektrolitowej w czasie wysiłku fizycznego.